شعاع لورينز

كان نظام شعاع لورنز نظامًا للملاحة الراديوية للهبوط الأعمى، طورته شركة سي. لورنز إيه جي في برلين للهبوط في الأحوال الجوية السيئة. ^{[ 1 ]} تم تركيب أول نظام تجريبي في عام 1932 في مطار برلين-تمبلهوف المركزي ، وعُرض في المؤتمر الدولي لخدمات الطيران في يناير 1933. وتم اعتماد تحسينات إضافية على النظام خلال اجتماعات نوفمبر 1933 وسبتمبر 1934. وبحلول عام 1937، بالإضافة إلى المطارات الألمانية، استُخدم نظام لورنز في أوروبا، مثل لندن وباريس وميلانو وستوكهولم ووارسو وفيينا وزيورخ، وكذلك دوليًا في اليابان وروسيا، مع أنظمة إضافية قيد الإعداد في أستراليا وأمريكا الجنوبية وجنوب إفريقيا. ^{[ 1 ]} أشارت شركة لورنز إليه ببساطة باسم Ultrakurzwellen-Landefunkfeuer ، وهي كلمة ألمانية تعني "منارة راديوية للهبوط بموجات قصيرة جدًا"، أو LFF . وفي المملكة المتحدة، عُرف باسم Standard Beam Approach (SBA). ^{[ 2 ]}

أدى المزيد من العمل إلى إضافة مسار انزلاق إلى شعاع لورنز، والذي تم منح براءة اختراع له في عام 1937. ^{[ 3 ]}

قبل اندلاع الحرب العالمية الثانية، نشر الألمان هذا النظام في العديد من مطارات سلاح الجو الألماني داخل ألمانيا وخارجها، وزودوا معظم قاذفاتهم بالمعدات اللاسلكية اللازمة لاستخدامه. كما تم تطويره إلى نسخ ذات حزم أضيق وأطول مدى، استُخدمت لتوجيه القاذفات في مهام فوق بريطانيا، تحت اسمي "كنيكباين" و "إكس-غيرات" .

توفر الملاحة الشعاعية خطًا واحدًا في الفضاء، مما يجعلها مفيدة للهبوط أو الملاحة أثناء الرحلة، ولكنها ليست نظام ملاحة عامًا يسمح للمستقبل بتحديد موقعه. أدى ذلك إلى تطوير نسخة دوارة من النظام نفسه للملاحة الجوية تُعرف باسم إليكترا ، والتي سمحت بتحديد الموقع بدقة من خلال التوقيت. أدى التطوير اللاحق إلى نظام يعمل على مسافات طويلة جدًا، تصل إلى مئات أو آلاف الكيلومترات، يُعرف باسم سون (أو غالبًا إليكترا-سونين )، والذي مكّن الطائرات والغواصات من تحديد مواقعها في أعماق المحيط الأطلسي. استولى البريطانيون على أجهزة استقبال وخرائط سون وبدأوا باستخدامها في ملاحتهم الخاصة تحت اسم كونسول .

بدأ استبدال النظام بعد الحرب بفترة وجيزة بأنظمة هبوط آلية حديثة ، توفر تحديد الموقع الأفقي مثل نظام تحديد الموقع بالأجهزة (LFF)، بالإضافة إلى تحديد الموقع الرأسي وعلامات المسافة. وظلت بعض أنظمة LFF قيد الاستخدام، وكان أطولها عمراً في قاعدة سلاح الجو الملكي البريطاني في تيرنهيل، حيث لم يخرج من الخدمة حتى عام 1960.

بدأ تطوير نظام الملاحة بالقدوم الأعمى عام 1932 على يد الدكتور إرنست كرامار من شركة لورنز. ^{[ 1 ] [ 4 ]} اعتمدته شركة لوفتهانزا الألمانية عام 1934، وباعته في جميع أنحاء العالم. ^{[ 1 ] [ 5 ]} تأسست شركة لورنز عام 1880 على يد كارل لورنز، وتغير اسمها عدة مرات (مثل ألكاتيل ، إس إي إل، آي تي ​​تي ، وهي اليوم جزء من شركة تاليس ).

استخدم لورنز جهاز إرسال لاسلكي واحد بتردد 33.3  ميجاهرتز ( بالألمانية : Anflugfunkfeuer ، وتعني حرفيًا " منارة الاقتراب اللاسلكية " ) وثلاثة هوائيات مستقطبة رأسيًا موضوعة في خط موازٍ لنهاية المدرج . كان الهوائي المركزي يُزود دائمًا بإشارة التردد اللاسلكي، بينما كان الهوائيان الآخران موصولين بدائرة قصر بواسطة مفتاح دوار ميكانيكي يُدار بمحرك بسيط. نتج عن ذلك نمط بث على شكل "كلية" متمركزًا على أحد الهوائيين "الجانبيين" اعتمادًا على الهوائي الذي تم توصيله بدائرة قصر. تم ضبط مفاتيح التلامس على المفتاح بحيث يتم توصيل أحد الهوائيين لمدة 1/8 من الوقت، ويُعتبر "نقطة"، والآخر لمدة 7/8 من الوقت، ويُعتبر "شرطة"، ^{[ 1 ]} على عكس مدة النقطة والشرطة والفواصل كما هو محدد في شفرة مورس ، حيث تكون مدة الشرطة، على سبيل المثال، 3 أضعاف مدة النقطة. ^{[ 6 ]} يمكن رصد الإشارة على مسافة تصل إلى 30 كيلومترًا من نهاية المدرج  . وقد حصل جهاز لورنز على شعاع أكثر حدة مما يمكن أن ينتجه مصفوفة هوائية، وذلك بفضل وجود فصين للإشارة. ^{[ 7 ]}

عند اقتراب الطيار من المدرج، كان يضبط جهاز الراديو على تردد البث ويستمع للإشارة. إذا سمع سلسلة من النقاط، كان يعلم أنه انحرف عن خط منتصف المدرج إلى اليسار ( قطاع النقاط )، وعليه أن ينعطف يمينًا ليحاذي المدرج. أما إذا كان منحرفًا إلى اليمين، فسيسمع سلسلة من الشرطات ( قطاع الشرطات )، وينعطف يسارًا. يكمن سر عمل النظام في منطقة في المنتصف تتداخل فيها الإشارتان. تملأ نقاط إحدى الإشارتين شرطات الأخرى، مما ينتج عنه نغمة ثابتة تُعرف بإشارة التساوي . بتعديل مساره حتى يسمع إشارة التساوي، يستطيع الطيار محاذاة طائرته مع المدرج للهبوط.

استُخدمت أيضًا منارتان صغيرتان لتحديد الاتجاه: الأولى على بُعد 300  متر من نهاية المدرج، وهي HEZ ( بالألمانية : Haupteinflugzeichen ، وتعني حرفيًا " إشارة الاقتراب الرئيسية " )، والثانية  على بُعد 3 كيلومترات، وهي VEZ ( بالألمانية : Voreinflugzeichen ، وتعني حرفيًا " إشارة ما قبل الاقتراب " ). بُثّت كلتاهما على تردد 38  ميجاهرتز، وتم تعديلهما بتردد 1700 و700  هرتز على التوالي. بُثّت هذه الإشارات مباشرةً إلى الأعلى، وكان يُسمع صوتها لفترة وجيزة أثناء تحليق الطائرة فوقها. للاقتراب من المدرج، كان الطيار يطير إلى ارتفاع مُحدد، ثم يستخدم إشارات الاتجاه الرئيسية لمحاذاة الطائرة مع المدرج ويبدأ الطيران نحوه. عندما كان يحلق فوق المدرج...فيز^ⓘ ، سيبدأ بالهبوط علىمنحدر انزلاق، ويستمر في الهبوط أو الإلغاء عندهيز^ⓘ ، اعتمادًا على ما إذا كان بإمكانه رؤية المدرج أم لا.

كان بإمكان لورنز قيادة الطائرة على خط مستقيم بدقة عالية نسبيًا، لدرجة تمكنها من تحديد موقع المدرج بصريًا في جميع الظروف الجوية باستثناء أسوأها. مع ذلك، تطلب الأمر مراقبة مستمرة لجهاز اللاسلكي من قبل الطيار، الذي كان يُكلف غالبًا بالتواصل مع برج المراقبة المحلي . ولتخفيف عبء العمل، قدم لورنز لاحقًا مؤشرًا في قمرة القيادة يستقبل الإشارات ويعرض اتجاه خط منتصف المدرج على شكل سهم يُرشد الطيار إلى الاتجاه الصحيح للانعطاف. كما تضمن المؤشر مصباحين نيون للإشارة إلى عبور الطائرة فوق كل من منارات التحديد. وفي نسخ لاحقة من النظام، كانت الإشارات متساوية الطول بنمط يسار-يمين-صمت، لتشغيل مؤشر مرئي داخل قمرة القيادة.

كان نظام لورنز مشابهًا لنظام دايموند-دانمور ، الذي طوره مكتب المعايير الأمريكي في أوائل الثلاثينيات. ^{[ 8 ]}

خلال الحرب العالمية الثانية، استخدم سلاح الجو الألماني (لوفتفافه) مبدأ شعاع لورنز كأساس لعدد من أنظمة القصف العمياء، ولا سيما نظام " كنيكباين " (الساق المعوجة) ونظام " إكس-غيرات " (جهاز إكس)، في هجومه الجوي على المدن الإنجليزية خلال شتاء 1940/1941. كان نظام "كنيكباين" مشابهًا جدًا لنظام "إل إف إف"، مع تعديل طفيف فقط لجعله أكثر دقة في التوجيه ويعمل على مسافات أطول بكثير. وقد سمح استخدام الترددات نفسها لقاذفاتهم باستخدام أجهزة استقبال "إل إف إف" المثبتة مسبقًا، على الرغم من الحاجة إلى جهاز استقبال ثانٍ لتحديد موقع واحد بدقة.

تضمن نظام X-Gerät شعاعين متقاطعين بنفس الخصائص ولكن بترددات مختلفة، مما مكّن الطيار من حساب سرعته (من خلال الفترة الزمنية بين عبور إشارة التقاطع الأمامي وعبور إشارة التقاطع الرئيسي)، وتحديد الوقت الأمثل لإسقاط حمولته. وقد تم إجراء الحساب بواسطة حاسوب ميكانيكي. قام لورنز بتعديل هذا النظام لإنشاء نظام التوجيه الجانبي فيكتوريا/هاواي لصاروخ V-2 .

عندما اكتشف البريطانيون وجود نظام "كنيكباين"، قاموا بتشويشه بسرعة، بينما لم ينجحوا في تشويش نظام "إكس-غيرات" لفترة طويلة. وكان من بين الابتكارات الألمانية اللاحقة نظام "بايديكر" أو "تاوب" المعدل، الذي استخدم التعديل فوق الصوتي. وقد تم التشويش على هذا النظام بسرعة كبيرة لدرجة أن الألمان تخلوا عمليًا عن استخدام أنظمة القصف الشعاعي، باستثناء نظام "فوغي 25 إيه" الذي عمل لفترة وجيزة قرب نهاية عملية شتاينبوك ، المعروفة باسم "بيبي بليتز".

ومن العيوب التشغيلية الأخرى للنظام أن القاذفات كان عليها أن تتبع مسارًا ثابتًا بين محطة إرسال الشعاع والهدف؛ وبمجرد اكتشاف الشعاع، أصبحت التدابير الدفاعية أكثر فعالية بمعرفة المسار. ^{[ 9 ]}

كان نظام "سون" (Sonne) مشتقًا من نظام "لورنز" (Lorenz)، وقد استخدمه سلاح الجو الألماني (لوفتفافه) للملاحة بعيدة المدى فوق المحيط الأطلسي باستخدام أجهزة إرسال في أوروبا المحتلة، وجهاز آخر في إسبانيا المحايدة. وبعد أن اكتشف البريطانيون وجوده، وتحت إشراف آر. في. جونز، سُمح له بالاستمرار في الاستخدام دون تشويش، لاعتقادهم بأنه أكثر فائدة لقيادة السواحل التابعة لسلاح الجو الملكي البريطاني منه للألمان. أما النظام الألماني، فقد سُمي في بريطانيا "كونسول" (Consol)، وظل غير مُشوش طوال فترة الحرب.

استُخدمت النسخة بعيدة المدى التي طورها الألمان خلال الحرب من قبل العديد من الدول لأغراض مدنية بعد الحرب، غالباً تحت اسمها الإنجليزي "كونسول". وتم تركيب أجهزة إرسال في الولايات المتحدة والمملكة المتحدة والاتحاد السوفيتي.

كان مبدأ شعاع لورنز، بأشعته المتداخلة، ضروريًا لأن حدة الشعاع تزداد تقريبًا لوغاريتميًا مع طول الهوائي المستخدم في توليده. ويسري قانون تناقص العائد ، بحيث يتطلب الوصول إلى الحدة التي يوفرها نظام لورنز بشعاع واحد (عرضه حوالي ميل واحد على مدى مئتي ميل) هوائيًا ضخمًا للغاية.

• معركة العوارض
• الملاحة اللاسلكية
• نظام هبوط آلي
• SCR-277

• https://web.archive.org/web/20110621075111/http://www.sonne-consol.es/