radar Satén Verde

El Green Satin , también conocido como ARI 5851 , era un sistema de radar Doppler desarrollado por la Real Fuerza Aérea como ayuda a la navegación aérea . El sistema proporcionaba mediciones directas de la velocidad y dirección de la deriva, lo que permitía calcular con precisión los vientos en altura. Estos valores se introducían en el Sistema de Navegación y Bombardeo , que los utilizaba para calcular continuamente la posición actual mediante navegación a estima .

Originalmente se especificó en 1949 como OR.3015 para el bombardero English Electric Canberra . Los primeros ejemplares llegaron en 1953, ^{[ 1 ]} y pronto se instaló operativamente. Posteriormente se utilizó en la flota de bombarderos V. Permaneció en uso en los bombarderos V hasta los Avro Vulcan en 1969, cuando fue reemplazado por el Decca 72M. Es posible que los Handley Page Victor lo hayan utilizado hasta que dejaron de estar en servicio en 1993.

El nombre proviene de una época en la que el Ministerio de Suministros utilizaba combinaciones aleatorias de colores y palabras clave para evitar que sus nombres en clave fueran demasiado literales. Una versión conocida como Blue Silk , con límites de velocidad máxima más bajos, se utilizó en el Shackleton, en algunos modelos del Canberra y en aeronaves de la Marina Real .

En navegación aérea, existen seis valores de interés: velocidad aerodinámica, rumbo (el ángulo de la brújula hacia donde apunta la nariz del avión), velocidad respecto al suelo, trayectoria (el ángulo de la brújula que indica el movimiento real), velocidad del viento y dirección del viento. Utilizando cuatro de estos valores y la suma vectorial básica , los demás se pueden determinar mediante el triángulo de viento . Una vez determinados, la trayectoria de la aeronave se puede calcular con precisión mediante navegación a estima , comparándola con un punto fijo de referencia.

La velocidad y el rumbo pueden medirse con bastante precisión mediante instrumentos de a bordo, como el indicador de velocidad y el giroscopio . Dado que la aeronave vuela dentro de la masa de aire, no es posible medir directamente el viento, por lo que su determinación debe realizarse con referencia a alguna medida externa. Durante la mayor parte de la historia de la navegación aérea, esto se lograba mediante un método de navegación a estima inversa, cronometrando el paso de objetos en tierra para calcular la velocidad respecto al suelo y estimando la deriva o midiéndola con instrumentos ópticos sencillos como el medidor de deriva . Ambos métodos son inherentemente imprecisos; la Armada de los Estados Unidos sugiere que dichas mediciones tienen una precisión de tan solo el 10 %.

El Green Satin proporcionaba mediciones precisas e inmediatas de la velocidad real respecto al suelo y del ángulo de deriva. Combinado con la velocidad aerodinámica y el rumbo, la complejidad de la navegación aérea se reducía considerablemente. Sin embargo, la navegación a estima precisa también requiere una posición inicial exacta a partir de la cual se determinan los movimientos futuros. En la práctica, el Gee se utilizaba para obtener una posición una vez que la aeronave alcanzaba la altitud y velocidad de crucero, y se empleaba para ajustar la navegación hasta que saliera del alcance del Gee, quizás entre 300 y 450 millas náuticas.

El Green Satin se originó en el Requisito Operacional (OR) 3015 en 1949. Este requería un dispositivo que proporcionara una medición precisa de la velocidad respecto al suelo de una aeronave con una tolerancia del 0,2 % mientras volaba a cualquier velocidad entre 100 y 700 nudos a cualquier altitud de hasta 60 000 pies. También debía medir el ángulo de deriva hasta 20 grados a cada lado del rumbo, con una precisión inferior a 0,1 grados. Debía realizar estas mediciones sobre tierra o agua, en cualquier condición meteorológica. ^{[ 2 ]}

La solución para medir la velocidad respecto al suelo ya se comprendía bien en aquel entonces, utilizando un sistema de radar Doppler para comparar la frecuencia reflejada de dos o más señales. Green Satin utilizó cuatro de estas señales para determinar tanto la velocidad respecto al suelo como el ángulo de deriva. Estas se generaban en un único transmisor y se enviaban simultáneamente mediante una única antena en forma de cruz con bocinas de alimentación en los cuatro extremos. En su posición neutra, orientada hacia adelante, un conjunto de antenas enviaba dos señales ligeramente alineadas hacia adelante y hacia atrás, y el otro conjunto ligeramente a babor y estribor. Al recibirlas, cada par de señales se enviaba a un comparador de frecuencia independiente , cuya salida era la diferencia de frecuencias representada por un voltaje . ^{[ 3 ]}

Consideremos un avión volando sobre tierra sin viento. En este caso, la velocidad lateral es cero, por lo que las señales de babor y estribor regresarán al avión con la misma frecuencia. Al pasar por su comparador, la salida es de voltaje cero, lo que indica que no hay deriva lateral. Ahora consideremos el caso en que el avión está siendo desviado hacia la derecha. En este caso, la señal de estribor (derecha) se desplazará hacia arriba en frecuencia y la señal de babor (izquierda) hacia abajo. La velocidad del movimiento lateral no interesa, solo el ángulo. Para medir el ángulo, todo el conjunto de antenas se montó sobre un pivote motorizado y se giró hacia adelante y hacia atrás hasta que la salida fue nuevamente cero. ^{[ 3 ]}

Una vez medido con precisión el ángulo de deriva, la antena apuntará directamente en la dirección de la deriva. Cualquier diferencia de frecuencia entre las señales de apuntamiento hacia adelante y hacia atrás en este punto es, por lo tanto, una medida de la velocidad respecto al suelo. ^{[ 3 ]}

Green Satin era un sistema pulsado, aunque no un radar Doppler pulsado en el sentido típico. Los pulsos se utilizaban para permitir el uso de una sola antena tanto para la transmisión como para la recepción, no para medir la distancia (o, en este caso, la altitud) mediante la sincronización de pulsos. Las frecuencias se comparaban dentro de un solo pulso (un radar monopulso ), por lo que no se requería la alta estabilidad de frecuencia durante tiempos de multipulso más prolongados. Por lo tanto, Green Satin se basaba en un generador de magnetrón de cavidad simple , en lugar de soluciones más estables en frecuencia como el klistrón . ^{[ 4 ]}

Los componentes electrónicos estaban alojados en dos contenedores presurizados montados sobre grandes placas base que incluían fuentes de alimentación y diversas conexiones eléctricas. Estos se ubicaban sobre la cabina, en el mamparo trasero del Canberra. ^{[ 4 ]} Algunos de estos contenedores mantuvieron su presurización décadas después de su desmantelamiento.

Los datos del Green Satin se introducían en el Sistema de Navegación y Bombardeo (NBS), un ordenador mecánico que calculaba la posición actual de la aeronave mediante la navegación a estima continua a partir de las entradas. La mayoría de estas entradas se obtenían automáticamente de diversos instrumentos de la aeronave, pero los datos del Green Satin se introducían normalmente de forma manual. La salida del NBS era la latitud y longitud calculadas basándose únicamente en la velocidad aerodinámica y el rumbo; a estos valores se les añadían los del Green Satin para obtener las salidas finales en el ordenador de navegación. Estas salidas también activaban los circuitos de corrección de los radares de bombardeo H2S Mk. IX y la mira de bombardeo Mark XIV para ajustar las trayectorias previstas de las bombas. ^{[ 3 ]}

Para determinar la precisión operativa de Green Satin, se realizaron una larga serie de vuelos de prueba sobre tierra y agua desde un Canberra de las primeras series. Sin embargo, para estas pruebas, la brújula giroscópica G4B resultó demasiado imprecisa, ya que requería una corrección constante de la deriva. Y si bien Gee era suficientemente precisa para el propósito, obtener una posición fija requería un largo cálculo manual por parte del operador. El programa de pruebas exigió equipo adicional para resolver ambos problemas. ^{[ 5 ]}

La información precisa sobre el rumbo la proporcionaba el Instrumento de Datum de Acimut (ADI), un rastreador de estrellas montado en un periscopio que proyectaba su pantalla en una placa frente al navegante. ^{[ 6 ]} Utilizando mediciones angulares similares a las tomadas con un sextante , se podía determinar con precisión el rumbo de la aeronave. Para la determinación inicial de la posición, Gee fue reemplazado por el Sistema de Navegación Decca (Mark 6), que emitía directamente las mediciones en tres diales. ^{[ 7 ]}

Al ubicar tanto la salida ADI como la Decca en la consola de navegación, junto con las salidas Green Satin, una cámara de video pudo grabar todo en tiempo real para su posterior análisis de datos en tierra. Esto consistió en tomar una instantánea de los ajustes cada seis segundos y luego promediar las posiciones de los instrumentos. ^{[ 8 ]} Las pruebas demostraron que la precisión de Green Satin sobre tierra en vuelo recto y nivelado era inferior a ±0,1 % de la distancia volada y menor a ±0,1 grados de deriva. ^{[ 9 ]}

El Green Satin se utilizó inicialmente con un sistema de visualización sencillo que constaba de dos grandes diales que mostraban la velocidad real sobre el terreno en nudos a la izquierda y el ángulo de deriva a la derecha. La señal de este sistema se enviaba normalmente, junto con la de la brújula G4, al Indicador de Posición Terrestre (GPI) Mark 4. El GPI era un sencillo ordenador mecánico que integraba las entradas para calcular la desviación respecto a una ubicación inicial proporcionada por el usuario (obtenida, por ejemplo, de Gee), y la mostraba como latitud y longitud o como coordenadas en dos pantallas similares a un odómetro .

El sistema Green Satin equipó inicialmente a la flota de Canberra, pero pronto se utilizó en la mayoría de los aviones más grandes de la RAF. Los problemas para fijar el objetivo en la superficie del mar en calma obligaron a utilizar equipos de navegación Decca durante el lanzamiento de bombas Grapple desde los aviones Valiant .

El Green Satin también se utilizó en combinación con un segundo sistema de radar llamado Red Setter para producir un sistema de radar aerotransportado de visión lateral (SLAR). ^{[ a ]} ​​Este sistema utilizaba la antena y la electrónica de un H2S Mark IXA , pero desactivaba el motor de escaneo para que normalmente apuntara a un lado de la aeronave. El ángulo de deriva del Green Satin se introducía en el motor para realizar ajustes menores y mantener la antena alineada en ángulo recto con la trayectoria terrestre de la aeronave, independientemente del rumbo. ^{[ 3 ]}

La pantalla CRT utilizada por el H2S estándar estaba equipada con un sistema de película con un carrete de recogida motorizado. El motor estaba conectado a la salida de velocidad respecto al suelo del Green Satin, por lo que arrastraba la película por la parte frontal de la pantalla a una velocidad proporcional a la velocidad respecto al suelo. Con el motor de escaneo apagado, la pantalla CRT mostraba una sola línea, modulada en brillo por los reflejos a diferentes distancias de la aeronave. Esto exponía la película, produciendo una imagen 2D del terreno a un lado de la aeronave. ^{[ 3 ]}

La película se procesó con un sistema de revelado rápido fabricado por Kelvin Hughes , quien creó sistemas similares para diversos fines. Tras un breve lapso, la película quedó procesada y lista para su visualización. ^{[ 3 ]}

• AN/APN-89 , el equivalente estadounidense del Green Satin.