По оценкам НИИ радиопромышленности, выполненным в 1940 г., авиационный радиолокатор, созданный на основе технологии того периода времени, вместе с источниками питания и кабелями должен был веситьне менее 500 кг. Размещение такой массивной аппаратуры на одноместном истребителе представлялось явно невозможным. К тому же работа станции требовала непрерывного обслуживания (при тогдашнем уровне радиотехники об автоматизации и речи не могло идти), которое отвлекало бы летчика от пилотирования.
Выход напрашивался сам собой - установка бортовой РЛС могла быть реализована только на многоместном самолете. По предложению летчика-испытателя НИИ ВВС С.П. Супруна в качестве носителя решили использовать самолет Пе-2.
В начале 1941 г. в НИИ радиопромышленности построили действующий макет станции, получившей название Гнейс-1. Первая авиационная бортовая РЛС, естественно, оказалась весьма несовершенной. К тому же при экспериментах израсходовали весь запас генераторных ламп-клистронов сантиметрового диапазона - сердца будущей РЛС, а заказать новые было уже негде. Началась война, многие предприятия электро- и радиопромышленности пришлось эвакуировать на Восток, и в их числе оказался разработавший лампы НИИ-9. Его оборудование и специалисты оказались разбросаны по разным заводам, а сам НИИ-9 фактически прекратил существование. Эвакуировали в Свердловск и НИИ радиопромышленности. На новом месте пришлось заново восстанавливать лабораторную и испытательную базу.
Новый комплект аппаратуры разрабатывали на лампах метрового диапазона, освоенных в серийном производстве. Создание этого варианта станции, названного Гнейс-2, возглавил В.В. Тихомиров. Устройство индикации цели на основе электронно-лучевой трубки, позволявшее наглядно определить расстояние до цели и ее положение в пространстве, разрабатывали А.Б. Слепушкин и Р.С. Буданов. От НИИ ВВС работы курировал военный инженер Е.С. Штейн
Для ускорения работы изготовление аппаратуры вели, не дожидаясь полного выпуска документации. Монтаж производили по эскизным наброскам и принципиальной схеме, на ходу внося изменения и избавляясь от дефектов. К концу 1941 г. первый летный образец РЛС Гнейс-2 с мощностью излучения 10 кВт, работавший на волне 1,5 м, был собран.
В январе 1942 г. на аэродроме под Свердловском, куда перебазировали НИИ ВВС, станцию смонтировали на самолете Пе-2. Вскоре начались испытания. Заметим, что органы управления и индикатор Гнейса разместили в кабине оператора радиолокатора (где прежде сидел штурман), а часть блоков станции смонтировали в кабине стрелка-радиста. Самолет стал двухместным, что негативно сказалось на его боевых возможностях. Параллельно с оценкой работоспособности РЛС, являвшейся, по сути, экспериментальным образцом, отрабатывались методика и тактика боевого применения радиолокационного истребителя. Пе-2 при испытаниях пилотировал майор А.Н. Доброславский. С Гнейсом работали сами ведущие инженеры В.В. Тихомиров и Е.С. Штейн. В качестве цели использовался самолет СБ.
В первых же полетах выяснилось, что станция имеет большую мертвую зону вблизи от самолета, в которой отраженные от цели сигналы подавляются собственными помехами передатчика. Обнаружилась и еще одна особенность станции: для увеличения сферы обзора ее антенное устройство имело очень широкую диаграмму направленности. В связи с этим при полете на малых высотах обзорный экран полностью забивался отраженными от земли сигналами. Если же самолет набирал высоту, то его станция оказалась не в состоянии обнаруживать цели, летевшие ниже и невидимые на фоне земли. Минимальная высота, на которой исчезали проблемы, связанные с отражением от земли, оказалась порядка 2000 м.
Доводка оборудования проводилась круглосуточно, тут же на аэродроме. Устранялись отказы, опробовались антенны разных типов, вносились изменения в конструкцию РЛС, позволившие сократить мертвую зону до 300 м (а затем и до 100 м) и улучшить надежность станции. В июле 1942 г. программа государственных испытаний была выполнена. Основные результаты оказались, по тем временам, неплохими:
* дальность обнаружения самолета-бомбардировщика 3500 м;
* точность выхода на цель 5 ;
* минимальная высота полета при поиске противника 2000 м.
Итоги испытаний были признаны успешными, хотя РЛС и нуждалась в совершенствовании: из 25 выполненных полетов в 5 случаях аппаратура Гнейс-2 отказывала. Авиация ПВО нуждалась в новой технике (а в 1943 г. в число заказчиков вошли и ВВС ВМФ), и еще до конца испытаний институт начал изготовление 15 предсерийных комплектов станции, которыми были оборудованы самолеты Пе-2 и Пе-3. В конце 1942 г. самолеты передали ПВО Москвы, а затем несколько машин перебросили под Сталинград для борьбы с немецкими транспортниками, снабжавшими окруженную армию Паулюса.
Официальные войсковые испытания Пе-2 с Гнейс-2 были проведены в феврале-мае 1943 г. под Ленинградом во 2-м гвардейском корпусе ПВО. При перехвате воздушных целей истребители наводились наземными РЛС дальнего обнаружения Редут. Председателем комиссии по проведению испытаний был командир корпуса Герой Советского Союза генерал-майор Е.Е. Ерлыкин, от разработчика в работе участвовал В.В. Тихомиров и от НИИ ВВС - инженер Е.С. Штейн.
Параллельно продолжались испытания Гнейса-2 на истребителе Пе-3 в НИИ ВВС, задачей которых была выработка рациональной тактики перехвата воздушных целей. Наведение на самолет противника производилось в два этапа: на первом - по командам оператора наземной РАС Пегматит с дальностью действия 100 км, а на заключительном - с использованием бортовой станции. Совместная работа двух приборов исключалась из-за помех, создаваемых передатчиком Гнейса. От оператора Пегматита требовалось вывести пешку в заднюю полусферу неприятельского самолета на дистанцию не более 3000-3500 м. Атака становилась наиболее вероятной, если истребитель в момент захвата цели заходил ей строго в хвост, либо летел под небольшим утлом к ее продольной оси. Естественно, обеспечение столь точного выхода на цель с учетом несовершенства тогдашней аппаратуры было делом непростым, требовало высокой согласованности и взаимопонимания между оператором наземной РАС и пилотом истребителя. Недаром в выводах по испытаниям записали: решающее значение имеет уровень подготовки операторов наведения...
16 июня 1943 г. постановлением ГКО станцию Гнейс-2 приняли на вооружение, а НИИ радиопромышленности поручали изготовить большую партию РАС. Для этого институт со всем заделом аппаратуры был возвращен из эвакуации, а на базе НИИ ВВС бригада специалистов под руководством В.В. Тихомирова начала сборку и настройку станций.
Заметим, что примерно в то же время В.В. Мигулиным и П.Н. Куксенко была создана и другая самолетная РАС типа ПНБ (прибор ночного боя). Она имела сходные с Гнейс-2 характеристики, однако, уступала ей в технологичности и не передавалась в серийное производство.
