Premiers essais d’un radar par le chercheur allemand Rudolph Kuenhold
Première apparition officielle du radar, le radar détecte son premier avionQuelques notes sur le radar au sol allemand
C’est un mythe que les Britanniques avaient un radar et pas les Allemands. Ils l’ont très certainement fait et à la fin de la guerre, il était plus avancé que le nôtre, comme j’espère que cette courte page le montrera.
Les premiers travaux de Hulsmeyer n’ont conduit qu’à des recherches allemandes intermittentes, mais en mars 1934, avant même que Watson-Watt n’ait commencé, Rudolf Kuhnold, chef de la recherche de la marine allemande, poussé par le succès du sonar, a obtenu une réflexion radar d’un cuirassé à travers le port de Kiel. Six mois plus tard, il pouvait détecter un navire à sept milles de distance. En 1936, la société GEMA avait fourni un ensemble de 8 kW fonctionnant sur 1,8 mètre qui détectait un avion à 28 km. Cela a conduit le cuirassé de poche Admiral Graf Spee à être équipé d’un radar de télémétrie connu sous le nom de Seetakt lors d’un radoub en 1938. Une version beaucoup plus petite a été installée sur les bateaux U avec deux arcs de dipôles installés autour de l’extérieur de la tourelle. GEMA a ensuite construit le Freya (à droite), la version originale étant capable de détecter un avion à plus de cinquante milles mais pas à sa hauteur. Wurzburg a également été présenté comme un radar ack-ack d’une portée de dix-huit milles, plus tard amélioré à une précision d’un demi-degré et une portée de près de soixante milles. 
Donc, plutôt que de penser d’un air suffisant que nous étions bien en avance sur notre radar, il peut être surprenant de savoir que les Allemands étaient donc à certains égards plus avancés techniquement que les Britanniques en 1940, bien que leurs installations permanentes ne comptaient que huit et qu’elles soient confinées au littoral allemand. La côte de la Hollande était ainsi équipée cette année-là et par conséquent les Allemands ont pu observer nos formations de bombardement se rassembler au début d’un raid. Les Britanniques n’ont certainement pas inventer le radar, seulement une version de celui-ci. Mais nous avons inventé le magnétron à cavité ! Cela est resté un secret pour les Allemands jusqu’en février 1943, date à laquelle ils ont récupéré un radar H2S en bon état d’un bombardier britannique écrasé à Rotterdam. Cela les a occupés à travailler sur des équipements centimétriques, un domaine négligé auparavant.
Freya était un radar de recherche rotatif métrique avec une portée de 125 milles. Il fonctionnait sur une longueur d’onde de 2,5 mètres avec une puissance de 20 Kw. Le PRF était de 500 et la durée d’impulsion de 3 microsecondes. Il avait des antennes à réseau dipôle « à ressort de lit », celle de réception étant montée au-dessus du réseau d’émetteurs et le tout était à l’origine conçu pour être monté sur remorque. Une variante est le modèle représenté ci-dessus à droite qui a un troisième réseau inférieur avec moins de dipôles qui était pour IFF. Au cours du premier hiver de la guerre, les radars Freya sur les îles allemandes ont causé de graves pertes à nos formations de bombardiers. Sa précision était telle qu’en mai 1940 à Essen-Frintrop une batterie de flak abattit un bombardier indiscernable visuellement.
Le Wurzburg de Telefunken avait une parabole de 3 mètres de diamètre et fonctionnait sur une longueur d’onde de 0,5 mètre en utilisant un PRF très élevé de 3750 et un magnétron (pas une cavitémagnétron) délivrant 6 Kw, donnant une portée de 6 miles lorsqu’il est utilisé comme radar Ack Ack. De toute évidence, le problème de la commutation émission/réception a été résolu car il n’y a qu’une seule parabole pour les deux objectifs et un moteur fait tourner le dipôle monté au foyer du réflecteur. 
L’ensemble de l’électronique de ce système ne nécessitait que 50 vannes. Parfois opéré par une équipe de cinq personnes, la plupart étant assis sur la base du radar, un homme faisait tourner le tout avec un volant tout en observant la portée et en se portant sur un écran à capuchon monté au niveau du visage, et en ajustant la rotation pour donner une hauteur d’impulsion maximale. Un deuxième homme contrôlait la parabole verticalement, également au moyen d’un volant tout en surveillant l’affichage des hauteurs et ajustait l’angle de la parabole pour donner une amplitude d’impulsion maximale. D’autres agents assis ont ensuite relayé les deux lectures des balances mécaniques par radio au centre de contrôle. Une version ultérieure similaire mais meilleure était connue sous le nom de Mannheim. La parabole de Wurzburg était généralement équipée de dipôles supplémentaires pour le système IFF.
Un plus grand Wurzburg géant a été développé avec un plat squelette de 24 pieds.
Cette version avait une portée de 50 miles en raison de la parabole plus efficace avec le PRF réduit à 1875 pour convenir. Les opérateurs ont apprécié le confort d’une cabine. Ce radar pourrait également être monté sur un wagon de chemin de fer pour la mobilité.
Les installations permanentes ont évolué pour se composer d’un Freya et de deux Giant Wurzburgs. Ces interceptions ne contrôlaient que dans une « cellule » carrée de quarante kilomètres (environ) environnante, mais le général Kammhuber a supervisé la construction de la ligne Himmelbett de 74 de ces installations depuis le Danemark, à travers l’Allemagne et la France. Le Freya a détecté une cible à longue distance et a remis sa portée et son relèvement à une fille Wurzburg. Lorsque le Wurzburg a pu le suivre, le deuxième Wurzburg a suivi et guidé un chasseur en défense d’un escadron associé à l’installation radar jusqu’à ce qu’il voie la cible sur son propre radar IA efficace. Une installation ne traiterait pas un attaquant en dehors de sa propre cellule, bien qu’un chevauchement ait dû se produire lors d’interceptions actives d’un ennemi évasif.
Ainsi à l’automne 1943, 400 chasseurs de nuit allemands comptaient pour 250 de nos bombardiers. La Flak en comptait 96. On peut considérer que le système radar allemand était inférieur au nôtre en ce que chaque unité fonctionnait indépendamment – ils n’avaient pas de salles de contrôle centrales pour amalgamer les informations de nombreuses unités comme le faisait notre système CH. A cette époque, en l’absence d’affichage PPI, la vue du Contrôleur était assurée par des gouttes de lumière bleue et rouge sur un écran vertical de type cinéma sur lequel figurait une carte muette avec une grille : les gouttes provenaient de plusieurs appareils portatifs, dont les opérateurs ont vraisemblablement reçu un flux de rapports de mise à jour des opérateurs radar qui utilisaient des écrans CRT à balayage A de base.
Jagdschloss était une autre machine pour suivre les formations de bombardiers à longue distance. Ce dispositif tournant de 150 kW possédait 18 dipôles et pour cela l’opérateur bénéficiait d’un affichage PPI. La durée d’impulsion était de 1 microseconde et le PRF était de 500.
Les Allemands ont également développé un radar passif peu susceptible d’être brouillé connu sous le nom de Klein-Heidelberg. L’équipement a capté très facilement les impulsions d’un émetteur CH particulier via une simple antenne fixe dirigée vers lui par le récepteur 1, ainsi que séparément les retours rerayés omnidirectionnels initiés par le même émetteur CH depuis un avion cible via un grand réflecteur partiellement rotatif à commande manuelle. antenne équipée alimentant le récepteur 2. La base de temps de cet affichage a été déclenchée à partir de l’impulsion captée par le récepteur 1. La distance à la source CH était connue à partir des cartes et son angle par rapport au récepteur 1 était également connu. La portée de la cible pourrait être déterminée par le temps nécessaire à l’arrivée de ses signaux réémis, tel que mesuré sur l’écran du récepteur 2. Ainsi les longueurs des deux côtés du triangle étaient connues ainsi que les angles nécessaires. Un peu de trigonométrie pourrait révéler la distance de la cible. (Ou quelque chose comme ça! ) Ce système indétectable a été conçu pour battre notre vaste brouillage Mandrel du système radar allemand « normal », mais n’a été utilisé efficacement que pendant les tout derniers mois de la guerre. Cependant, il est entendu que les principes ont de nombreuses applications dans le monde moderne sous le nom de Bistatic Radar ». Ce lien donne une description plus complète du système.
À la fin de la guerre, de nombreuses variantes du Freya avaient été développées. Le Wasserman se composait de pas moins de huit réseaux Freya montés sur une seule colonne pour donner des hauteurs exceptionnellement bonnes. Une autre version avait un réseau Freya qui pouvait être hissé de haut en bas sur une colonne centrale pour répondre à diverses exigences de détection de hauteur. Un autre encore avait une cabine montée à mi-hauteur d’une colonne avec deux rangées montées au-dessus et au-dessous.
Le Mamut (Mammoth) était un énorme réseau fixe de 98 pieds de large et 30 mètres de haut, avec pas moins de 192 dipôles qui pouvaient être tirés en groupes permettant une variété d’angles horizontaux jusqu’à une centaine de degrés au faisceau produit. Si ceux-ci avaient été tirés en séquence, alors le « balayage de secteur » aurait été réalisé. Il équivalait à 16 Freyas et avait une puissance de 200 kW donnant une autonomie de 200 milles (mais pas de hauteur). Connu sous le nom de « The Hoarding » par les pilotes alliés, il était le précurseur du « phased array » moderne. Sur certains sites, deux travaillaient dos à dos.
T Force, une organisation de services combinés chargée de sauver et de récupérer des scientifiques et des artefacts allemands à la toute fin de la guerre et après, a découvert à Pelzerhaken, au nord de Lubeck « des installations permanentes massives dirigées vers l’est pour couvrir la côte de la Baltique. La plus grande mesurait 25 m de diamètre. Dans les environs, ils ont trouvé un grand nombre de systèmes radar, des modèles les plus anciens aux plus avancés, comme s’il s’agissait d’une sorte de musée radar informel du radar. Toujours dans les montagnes du Harz, dans le sud de l’Allemagne, ils ont trouvé un magasin souterrain contenant des composants radar, y compris les derniers ensembles « Berlin » complets avec leurs magnétrons et leurs guides d’ondes. » De plus, à Skisby au Danemark, ils ont trouvé le « Wullenberg », un système d’antenne circulaire pour trianguler la radio signaux sur de grandes distances. Il se composait de 40 antennes verticales en arc de cercle de 120 m de diamètre. Les Américains ont développé ce système désigné sous le nom de FLR9 qui a été installé dans neuf endroits à travers le monde, le système étant codé comme « Iron Horse ». Ayant une portée allant jusqu’à 5 000 km, deux stations ou plus travaillant ensemble pourraient intercepter un message radio et déterminer sa source. L’une de ces stations se trouvait au Royaume-Uni à RAF Chicksands près de Letchworth.
26 février 1935 – Démonstration du radar
Première apparition officielle du radar, le radar détecte son premier avion
Pouvez-vous imaginer un monde sans RADAR … –
Robert Watson-Watt fait la première démonstration d’un RADAR ((où radar signifie Radio Detection and Ranging) le 26 février 1935. La place du radar dans l’histoire plus large de la science et de la technologie est défendue différemment par différents auteurs. D’une part, le radar a très peu contribué à la théorie, qui était largement connue depuis l’époque de Maxwell et Hertz. Par conséquent, le radar n’a pas fait progresser la science, mais était simplement une question de technologie et d’ingénie. A la même date, trois ans plus tard un premier navire est équipé d’un radar, une toute nouvelle technologie était officiellement présentée au grand public, première étape vers un type d’engin qu’il vous arrive parfois de croiser au bord des routes le radar ! 
En chronométrant les impulsions sur un oscilloscope, la portée a pu être déterminée et la direction de l’antenne a révélé l’emplacement angulaire des cibles. Les deux, combinés, ont produit un «point fixe», localisant la cible par rapport à l’antenne. Au cours de la période 1934-1939, huit nations ont développé indépendamment et dans le plus grand secret des systèmes de ce type : le Royaume-Uni, Allemagne, le États-Unis, le URSS, Japon, le Pays-Bas, France, et Italie. En outre, la Grande-Bretagne a partagé ses informations avec les États-Unis et quatre pays du Commonwealth : Australie, Canada, Nouvelle-Zélande, et Afrique du Sud, et ces pays ont également développé leurs propres systèmes radar. Pendant la guerre, Hongrie a été ajouté à cette liste. Le terme RADAR a été inventé en 1939 par l’United States Signal Corps alors qu’il travaillait sur ces systèmes pour la marine.
Heinrich Hertz (1857-1894)En 1886–1888, l’Allemand physicien Heinrich Hertz a mené sa série d’expériences qui ont prouvé l’existence de ondes électromagnétiques (y compris les ondes radio), prédite dans les équations développées en 1862–4 par le physicien écossais James Clerk Maxwell. Dans l’expérience d’Hertz en 1887, il a découvert que ces ondes se transmettraient à travers différents types de matériaux et se refléteraient également sur les surfaces métalliques de son laboratoire ainsi que conducteurs et diélectriques. La nature de ces ondes étant similaire à lumière visible dans leur capacité à être réfléchie, réfractée et polarisée serait montrée par Hertz et des expériences ultérieures par d’autres physiciens.
Guglielmo Marconi (1874-1937)
Pionnier de la radio Guglielmo Marconi remarqué que les ondes radio étaient réfléchies vers l’émetteur par des objets dans les expériences de radiobalises qu’il a menées le 3 mars 1899 sur la plaine de Salisbury. En 1916, lui et l’ingénieur britannique Charles Samuel Franklin ont utilisé des ondes courtes dans leurs expériences, essentielles au développement pratique du radar. Il racontera ses découvertes 6 ans plus tard dans un article de 1922 livré à l’Institution of Electrical Engineers de Londres.
Christian Hülsmeyer (1881-1957)
En 1904, Christian Hülsmeyer a donné des manifestations publiques en Allemagne et le Pays-Bas de l’utilisation de la radio écho détecter navires afin d’éviter les collisions. Son appareil consistait en un simple éclateur utilisé pour générer un signal visé à l’aide d’une antenne dipôle avec un cylindrique réflecteur parabolique. Lorsqu’un signal réfléchi par un navire a été capté par une antenne similaire attachée à la cohérent destinataire, une cloche sonna. En cas de mauvais temps ou de brouillard, l’appareil était périodiquement tourné pour vérifier les navires à proximité. L’appareil a détecté la présence de navires jusqu’à 3 kilomètres (1,6 nm), et Hülsmeyer a prévu d’étendre sa capacité à 10 kilomètres (5,4 nm). Il n’a pas fourni d’informations sur la portée (distance), mais seulement l’avertissement d’un objet à proximité. Il a breveté l’appareil, appelé le télémobiloscope, mais en raison du manque d’intérêt de la navale autorité, l’invention n’a pas été mise en production. Hülsmeyer a également reçu un amendement de brevet pour estimer la portée du navire. En utilisant un balayage vertical de l’horizon avec le télémobiloscope monté sur une tour, l’opérateur trouverait l’angle sous lequel le retour était le plus intense et en déduirait, par simple triangulation, la distance approximative. Cela contraste avec le développement ultérieur du radar pulsé, qui détermine la distance via le temps de transit bidirectionnel de l’impulsion.
Robert Watson-Watt (1892-1973)
En 1915, Robert Watson Watt ingénieur britannique rejoint le Bureau météorologique comme un météorologue, travaillant dans une station à Aldershot dans Hampshire. Au cours des 20 années suivantes, il a étudié les phénomènes atmosphériques et développé l’utilisation des signaux radio générés par éclair grèves pour tracer la position de des orages. La difficulté à localiser la direction de ces signaux fugaces à l’aide d’antennes directionnelles rotatives conduit, en 1923, à l’utilisation d’oscilloscopes afin d’afficher les signaux. L’opération a finalement déménagé à la périphérie de Bourbier dans Berkshire, et en 1927 a formé la Radio Research Station (RRS), Slough, une entité sous le Département de la recherche scientifique et industrielle (DSIR). Watson Watt a été nommé surintendant RRS. Alors que les nuages de guerre se rassemblaient au-dessus de la Grande-Bretagne, la probabilité de raids aériens et la menace d’invasion par air et par mer ont conduit à un effort majeur d’application de la science et de la technologie à la défense. En novembre 1934, le Ministère de l’air établi le Comité pour l’étude scientifique de la défense aérienne (CSSAD) avec pour fonction officielle d’examiner « dans quelle mesure les progrès récents des connaissances scientifiques et techniques peuvent être utilisés pour renforcer les méthodes actuelles de défense contre les aéronefs hostiles ». 
Communément appelé le « Comité Tizard » du nom de son président, Sir Henry Tizard, ce groupe a eu une profonde influence sur les développements techniques en Grande-Bretagne. H. E. Wimperis, directeur de la recherche scientifique au ministère de l’Air et membre du Comité Tizard, avait lu un article de journal allemand affirmant que les Allemands avaient construit un rayon de la mort utilisant des signaux radio, accompagnés d’une image d’une très grande antenne radio. A la fois concerné et potentiellement excité par cette possibilité, mais très sceptique en même temps, Wimperis a recherché un expert dans le domaine de la propagation radio qui pourrait être en mesure de porter un jugement sur le concept. Watt, surintendant du RRS, était maintenant bien établi en tant qu’autorité dans le domaine de la radio, et en janvier 1935, Wimperis le contacta pour lui demander si la radio pouvait être utilisée pour un tel appareil. Après en avoir discuté avec son assistant scientifique, Arnold F. ‘Sauter’ Wilkins, Wilkins a rapidement produit un calcul du fond de l’enveloppe cela montrait que l’énergie requise serait énorme. Watt a répondu que c’était peu probable, mais a ajouté le commentaire suivant : « L’attention est tournée vers le problème encore difficile, mais moins peu prometteur, de la détection radio et des considérations numériques sur la méthode de détection par ondes radio réfléchies seront soumises en cas de besoin ». Au cours des semaines suivantes, Wilkins s’est penché sur le problème de la détection radio. Il a décrit une approche et l’a accompagnée de calculs détaillés de la puissance nécessaire de l’émetteur, des caractéristiques de réflexion d’un aéronef et de la sensibilité requise du récepteur. Il a proposé d’utiliser un récepteur directionnel basé sur le concept de détection de foudre de Watt, écoutant les signaux puissants d’un émetteur séparé. La synchronisation, et donc les mesures de distance, seraient accomplies en déclenchant la trace de l’oscilloscope avec un signal coupé de l’émetteur, puis en mesurant simplement les retours par rapport à une échelle. Watson Watt a envoyé cette information au ministère de l’Air le 12 février 1935, dans un rapport secret intitulé « La détection des aéronefs par des méthodes radio ».
La réflexion des signaux radio était essentielle à la technique proposée, et le ministère de l’Air a demandé si cela pouvait être prouvé. Pour tester cela, Wilkins a installé un équipement de réception dans un champ près d’Upper Stowe, Northamptonshire. Le 26 février 1935, un Handley Page Heyford bombardier a volé le long d’un chemin entre la station de réception et les tours émettrices d’un BBC ondes courtes gare à proximité Daventry. L’avion a réfléchi le signal BBC de 6 MHz (49 m), ce qui a été facilement détecté par Arnold « Skip » Wilkins utilisant Doppler-beat interférence à des distances allant jusqu’à 8 mi (13 km). Ce test convaincant, connu sous le nom d’Expérience de Daventry, a été témoin d’un représentant du ministère de l’Air, et a conduit à l’autorisation immédiate de construire un système de démonstration complet. Cette expérience a ensuite été reproduite par Wilkins pour la série télévisée BBC 1977 La guerre secrète épisode « Pour voir cent milles ».
Basé sur la transmission pulsée utilisée pour sonder l’ionosphère, un système préliminaire a été conçu et construit au RRS par l’équipe. Leur émetteur existant avait une puissance de crête d’environ 1 kW, et Wilkins avait estimé que 100 kW seraient nécessaires. Edward George Bowen a été ajouté à l’équipe pour concevoir et construire un tel émetteur. L’émetteur de Bowens fonctionnait à 6 MHz (50 m), avait une fréquence de répétition des impulsions de 25 Hz, une largeur d’impulsion de 25 μs, et s’est approché de la puissance désirée. Orfordness, une étroite 19-mile (31 km) péninsule dans Suffolk le long de la côte de la mer du Nord, a été sélectionné comme site de test. Ici, l’équipement serait ouvertement exploité sous l’apparence d’une station de surveillance ionosphérique. À la mi-mai 1935, l’équipement a été déplacé à Orfordness. Six tours en bois ont été érigées, deux pour le cordage de l’antenne émettrice et quatre pour les coins des antennes de réception croisées. En juin, les tests généraux de l’équipement ont commencé. 
Le 17 juin, la première cible a été détectée : un Super marine Scapa bateau volant à 27 km de portée. Il est historiquement exact que, le 17 juin 1935, la détection et la télémétrie par radio ont été démontrées pour la première fois en Grande-Bretagne.[citation requise]. On attribue généralement à Watson Watt, Wilkins et Bowen le lancement de ce que l’on appellera plus tard le radar dans ce pays. En décembre 1935, le Trésor britannique a affecté 60000 £ pour un système à cinq stations appelé Accueil de la chaîne (CH), couvrant les approches de la Estuaire de la Tamise. Le secrétaire du Comité Tizard, Albert Percival Rowe, a inventé l’acronyme RDF comme couverture de l’œuvre, signifiant Range and Direction Finding mais suggérant le déjà bien connu Recherche de direction radio.
À la fin de 1935, répondant à la reconnaissance par Lindemann de la nécessité d’un équipement de détection et d’interception de nuit, et réalisant que les émetteurs existants étaient trop lourds pour les aéronefs, Bowen proposa de n’installer que des récepteurs, ce que l’on appellera plus tard radar bistatique. Frederick Lindemannles propositions d’infrarouge capteurs et mines aériennes s’avérerait irréalisable. Il faudrait les efforts de Bowen, à la demande pressante de Tizard, qui devenait de plus en plus préoccupé par le besoin, pour voir le radar Air to Surface Vessel (ASV), et à travers lui Airborne Interception (AI), le radar se concrétiser.
En 1937, l’équipe de Bowen a mis leur brut Radar ASV, le premier appareil aéroporté au monde, à détecter le Home Fleet par mauvais temps. Ce n’est qu’au printemps 1939, « de toute urgence », après l’échec du système de projecteurs Silhouette. L’attention s’est-elle tournée vers l’utilisation de l’ASV pour l’interception air-air (IA).
Démontré en juin 1939, AI a reçu un accueil chaleureux de Air Chief Marshal Hugh Dowding, et encore plus de Churchill. Cela s’est avéré problématique. Sa précision, dépendante de la hauteur de l’aéronef, signifiait que CH, capable de seulement 4 sm (0,0068 km), n’était pas assez précis pour placer un aéronef dans sa plage de détection, et un système supplémentaire était nécessaire. 
Son châssis en bois avait une tendance inquiétante à prendre feu (même avec l’attention de techniciens experts), à tel point que Dowding, lorsqu’on lui a dit que Watson-Watt pouvait fournir des centaines d’ensembles, a exigé «dix qui fonctionnent». Le Cossor et MetroVick les ensembles étaient en surpoids pour l’utilisation des avions et la RAF manquait combattant de nuit pilotes, observateurs, et des aéronefs appropriés.[27][page nécessaire] En 1940, John Randall et Harry Boot développé le magnétron à cavité, qui a fait du radar de dix centimètres (longueur d’onde) une réalité. Ce dispositif, de la taille d’une petite assiette, pouvait être transporté facilement à bord d’un avion et la courte longueur d’onde signifiait que l’antenne serait également petite et donc appropriée pour un montage sur avion. La courte longueur d’onde et la puissance élevée le rendaient très efficace pour repérer les sous-marins depuis les airs.
Radar
En 1934, le premier test d’un appareil radar pratique a été effectué par Rudolf Kuhnold dans le port de Kiel, en Allemagne, chef du département de recherche sur les signaux de la marine allemande. Son émetteur de 700 watts fonctionnait sur une fréquence de 600 mégacycles, avait un récepteur et avait des réflecteurs à disque. Il recevait des échos de signaux rebondissant sur le cuirassé Hesse, ancré à 600 mètres de là. Lors d’un test en octobre, il a capté les échos d’un navire à sept milles de distance. Le radar devait être un atout important lors de la Seconde Guerre mondiale à venir, mais ironiquement, ce sont les États-Unis et la Grande-Bretagne qui ont pris le travail de pionnier de Kuhnold et l’ont développé en un système de détection fiable. Kuhnold peut ainsi être décrit comme l’homme qui a remporté la bataille d’Angleterre pour les Anglais !