Развитие бомбардировочной авиации к концу 30-х годов сделало ее грозной силой, возможности которой стали превосходить способность ПВО отражать удары. Основная причина заключалась в том, что службы воздушного наблюдения не могли обеспечить своевременное обнаружение вражеских бомбардировщиков, наведение на них истребителей и корректировку огня зенитных батарей. Основными средствами обнаружения самолетов в СССР оставались оптические приборы (бинокли, визиры и дальномеры), малоэффективные ночью и в плохих метеоусловиях. В дополнение к ним использовались зенитные прожекторы, однако они обладали небольшой досягаемостью и были бесполезны в туман, дождь или снег. Попытки вести поиск самолетов с помощью тепло- и звукоуловителей дали неудовлетворительные результаты. Поэтому истребителям в ночное время рекомендовалось «вести поиск противника и бой с ним, пользуясь лунным освещением». Необходимость создания бортовых средств обеспечения ночного боя стала очевидной.

Летом 1940 г. под руководством начальника группы отделов спецслужб НИИ ВВС (подразделение, занимавшееся специальным оборудованием самолетов и аэродромов. Позднее выделилось в самостоятельный НИИ спецслужб ВВС) генерала С.А. Данилина состоялось совещание, на котором рассматривались разнообразные варианты решения проблемы. Наиболее перспективной признали аппаратуру радиообнаружения (термин «радиолокация» утвердился в документах и служебном лексиконе позднее, с лета 1943 г.). К этому времени станции-радиоулавливатели РУС-1 «Ревень» и РУС-2 «Редут» уже прошли испытания в ПВО Ленинграда во время войны с Финляндией и доказали свою боевую пригодность. Именно станция «Редут», разработанная в Ленинградском НИИ радиопромышленности, стала прототипом первой советской самолетной РЛС.

Установка этой станции на борту самолета потребовала значительного изменения ее конструкции. Тяжелое и громоздкое оборудование (в наземном варианте оно размещалось на трех автомашинах) не отвечало авиационным требованиям, и начальник отдела НИИ радиопромышленности А.Б.Слепушкин предложил разработать новую аппаратуру сантиметрового диапазона с импульсным режимом работы. Такое решение обещало уменьшить габариты и массу при большей точности обнаружения. Но даже в этом варианте весь комплект оборудования по расчетам весил не менее 500 кг. Размещение такой РЛС на одноместном истребителе было явно невозможным. К тому же работа станции требовала непрерывного обслуживания (при тогдашнем уровне радиотехники об автоматизации не могло быть и речи), которое отвлекало бы летчика от пилотирования.
Выход напрашивался сам собой - установить РЛС на многоместный самолет. По предложению летчика-испытателя НИИ ВВС С.П.Супруна для этой цели решили использовать Пе-2. Задумывавшийся как высотный перехватчик и сохранивший хорошие ЛТХ, этот самолет был фактически единственной серийно выпускаемой машиной, подходившей для использования в качестве тяжелого истребителя.

В начале 1941 г. в НИИ радиопромышленности для отработки конструктивных решений построили действующий макет станции, получившей название «Гнейс-1». Вскоре при экспериментах израсходовали весь запас генераторных ламп-клистронов сантиметрового диапазона - «сердца» будущей РЛС. Заказать новые оказалось негде: началась война, и разработавший лампь НИИ-9 эвакуировался на восток. Его оборудование и специалисты были разбросаны по разным заводам, и в итоге институ! фактически прекратил существование. Сам НИИ радиопромышленности вывезли в Свердловск, где заново пришлось создавать лабораторную и испытательную базу. Новый комплект аппаратуры создавали на лампах метрового диапазона, освоенных в серийном производстве Создание этого варианта станции, названной «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 работать 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 «Гнейс-2», работавший на волне 1,5 м с мощностью излучения 10 кВт, был собран. В январе 1942 г. станцию установили на Пе-2. Часть блоков «Гнейса» смонтировали в кабине стрелка-радиста, а органы управления и индикатор разместили в кабине штурмана, где теперь сидел оператор радиолокатора. Самолет стал двухместным. Вскоре на аэродроме под Свердловском, куда перебазировался НИИ ВВС, начались испытания, в которых параллельно с оценкой работоспособности РЛС отрабатывались методика и тактика боевого применения радиолокационного истребителя. Пе-2 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 «Гнейс» имеет большую «мертвую зону» вблизи самолета, в которой отраженные от цели сигналы подавляются собственными помехами передатчика, Обнаружилась и еще одна особенность станции: для увеличения обзора 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 РЛС не обнаруживала цели на фоне земли. Минимальная высота, на которой исчезали проблемы, связанные с отражением от земли, оказалась порядка 2000 м. Другим недостатком антенны, не имевшей сканирования, была широкая «зона безразличия», в которой цель в конусе 15-17% от оси самолета оставалась невидимой. После многочисленных экспериментов проблему удалось решить, разнеся антенны по крылу. Две из них, установленные вертикально («зенитные»), служили для определения высоты цели, а пара наклонных - для определения ее азимута.

Доводка оборудования проводилась круглосуточно прямо на аэродроме. Устранялись отказы, опробовались антенны разных типов, вносились изменения в конструкцию РЛС, позволившие сократить «мертвую зону» до 300 м и повысить надежность станции. Работа шла под неусыпным вниманием руководства страны. В мае 1942 г. отдел авиапромышленности ЦК ВКП(б) предложил всемерно форсировать испытания и представить отчет о состоянии работ по «Гнейс-2». Такая «просьба» была равнозначна приказу, и уже в июле 1942 г. программу госиспытаний завершили. Основные результаты оказались по тем временам неплохими:

• дальность обнаружения самолета-бомбардировщика - 3500 м;
• точность выхода на цель - 5 градусов;
• минимальная высота полета при поиске противника - 2000 м. Итоги испытаний были признаны успешными, хотя РЛС и нуждалась в совершенствовании: из 25 выполненных полетов в пяти аппаратура «Гнейс-2» отказывала.

ПВО остро нуждалась в новой технике, и еще до конца испытаний институт начал изготовление 15 предсерийных комплектов станции, которыми оборудовали Пе-2 и Пе-3. В конце 1942 г. самолеты передали в ПВО Москвы, а затем несколько машин перебросили под Сталинград для борьбы с немецкими транспортниками, снабжавшими армию Паулюса.  Официальные войсковые испытания Пе-2 с «Гнейс-2» прошли в феврале -мае 1943 г. под Ленинградом в 24-м ГИАП 2-го гвардейского корпуса 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, разработчика представлял В.В.Тихомиров, НИИ ВВС - E.G.Штейн.  В то же время В.В.Мигулиным и П.Н.Куксенко была создана и другая самолетная РЛС типа ПНБ (прибор ночного боя). Она имела сходные с «Гнейс-2» характеристики, однако уступала ей в технологичности и не передавалась в серийное производство.

Результаты испытаний оценивались, естественно, самой компетентной инстанцией - аппаратом ЦК ВКП(б), куда в июне 1943 г. для обсуждения вызвали представителей ВВС, ПВО, НКАП и НКЭП. На имя Верховного Главнокомандующего был подготовлен доклад, и 4 июля 1943 г. вышло постановление Государственного Комитета Обороны «О создании Совета по радиолокации при ГКО», председателем которого назначался секретарь ЦК ВКП(б) Г.М.Маленков. 16 июня 1943 г. постановлением ГКО станцию «Гнейс-2» приняли на вооружение. НИИ радиопромышленности поручили изготовить большую партию РЛС, для чего институт со всем заделом аппаратуры возвратили из эвакуации. Вскоре на базе НИИ ВВС бригада специалистов под руководством Тихомирова начала сборку и настройку станций. 

Однако двухместный Пе-2 с РЛС имел недостатки, осложнявшие его применение в строевых частях. Небольшая дальность обнаружения противника делала самостоятельный поиск малоэффективным, а для наведения с земли на борту нужен был штурман, для которого в кабине доработанного Пе-2 не «казалось места. Кроме того, для борьбы с бомбардировщиками самолет оказался слишком слабо вооружен. Еще одним минусом «пешки» была склонность к сваливанию на крыло при высоком выравнивании на посадке - ошибке, довольно распространенной среди строевых пилотов и особенно опасной при ночных посадках. 

Из всех типов самолетов, которыми располагали ВВС Красной Армии, наиболее подходящим на роль ночного истребителя оказался А-20 «Бостон» фирмы «Дуглас»-, поставляемых из Англии (двойной ленд-лиз) и США (обычный ленд-лиз). Скоростная и маневренная машина имела современное пилотажно-навигационное оборудование, дававшее возможность выполнять «слепые» полеты, а просторная кабина позволяла разместить блоки РЛС и оборудовать рабочие места оператора и штурмана. Для оценки возможностей станции, удобства работы с ней и отработки взаимодействия с наземными РЛС с 27 января по 20 июня 1943 г. были проведены испытания самолета «Бостон»1И, оснащенного «Гнейс-2» и радиолокационным ответчиком ИФФ (IFF - Identify Friend or Foe, ответчик «свой-чужой»). Ведущий летчик НИИ ВВС майор Сахаров выполнил 51 полет, по результатам которых были выработаны рекомендации и определены основные тактические приемы перехвата. Успех атаки во многом зависел от слетанности и тренированности экипажа. Штурман по командам с земли должен был вывести самолет в район поиска цели, где она могла оказаться в пределах досягаемости бортовой РЛС. После обнаружения противника оператор давал указания летчику, обеспечивая сближение с целью для открытия огня. Опытность оператора и его навыки в работе с РЛС имели при этом особое значение, т.к. в процессе наведения станция требовала непрерывной регулировки.

Наиболее удачными оказались атаки из задней полусферы, при которых успешные перехваты достигали 80%. На встречных курсах результативность была значительно ниже. Большая скорость сближения самолетов и малая дальность действия «Гнейс-2» оставляли пилоту мало времени на маневр доприцеливания. В случае промаха и повторного захода «Бостон» из-за большого радиуса разворота терял цель и, как говорилось в отчете, «повторное обнаружение могло быть только случайным». Поэтому важнейшим условием успеха ночного перехвата оказалось мастерство наземного офицера наведения, руководившего действиями экипажа в ходе сближения с целью.

В июле 1943 г. по личному указанию И.В.Сталина началось формирование дивизии ночных истребителей. К этому времени подоспели поставки «Бостонов» модификации A-20G-1, как нельзя лучше подходивших для переделки. По скорости они не уступали «пешке», а в носовой части фюзеляжа несли мощное вооружение из четырех 20-мм пушек и двух 12,7-мм пулеметов. Самолеты доставлялись в Советский "Союз южным путем: по морю до иранского порта Абадан, а оттуда по воздуху перегонялись на аэродромы под Кировобадом. Переоборудование машин и установку аппаратуры производили на заводе № 81 в подмосковном Монино, специализироназемные РЛС могли сопровождать цели на расстоянии до 160 км). РЛС П-2 не давала данных о высоте полета целей, а ниже 1000 м вообще не могла их обнаружить. Сказывались и частые отказы «Гнейс-2», которую иногда приходилось чинить прямо в полете.

Плохо было отработано взаимодействие экипажей с операторами КПН, которые часто выводили истребители на противника в невыгодном для атаки положении: на встречных или пересекающихся курсах, когда цель оказывалась сбоку, а то и сзади перехватчика. Только за сентябрь 1944 г. ошибки операторов 7 раз срывали перехват немецких бомбардировщиков. Так, 19 сентября офицер КПН, организуя поиск двух немецких самолетов, перепутал позывные и своими командами увел «Бостоны» старших лейтенантов Долгова и Суровцева в противоположные от цели стороны более чем на 120 км. 11 сентября самолет младшего лейтенанта Зенина разошелся с Не-111 на встречном курсе настолько близко, что советский летчик успел открыть огонь, уже проскакивая мимо. Развернувшись для повторной атаки, он не сумел обнаружить противника, успевшего уйти за пределы действия «Гнейс-2».

Малая результативность перехватов также обуславливалась недостаточной в ряде случаев скороподъемностью, маневренностью и скоростью «Бостонов», которой не хватало для атаки на попутных курсах, наиболее выгодных для использования «Гнейс-2». Даже при разнице в скорости с преследуемым в 100 км/ч на догон с расстояния 20 км требовалось 12 минут, в течение которых противник в большинстве случаев уходил из зоны наведения. «Бостон» проигрывал обычным истребителям и во времени реагирования, необходимом для запуска двух моторов. Это осложнялось «местным колоритом»: хотя двигатели и были оборудованы электроинерционными стартерами, запускать их предписывалось вручную, что предусматривалось конструкторами в качестве аварийного варианта. Аккумуляторы решено было беречь, и механики, вставив «ручку дружбы» в гнездо на капоте, раскручивали сначала один мотор, а потом и второй. В результате, даже если самолет противника находился 10 мин в зоне действия КПН, этого времени не хватало для взлета, набора высоты и наведения. 15 сентября 1944 г. Не-111 вышел прямо на аэродром базирования, и отличная возможность сбить его была упущена только потому, что дежурный «Бостон» младшего лейтенанта Волкова смог взлететь по тревоге только через... 24 мин.

Летчики, пришедшие в полк с бомбардировщиков и транспортных самолетов, не имея необходимого истребительного опыта и навыков воздушного боя, уступали в выучке немецким асам-ночникам - элите «люфтваффе». Так, 7 сентября атакованный «Бостоном» лейтенанта Крюкова немецкий самолет (очевидно, оборудованный станцией предупреждения об облучении) сразу после включения «Гнейс-2» стал энергично маневрировать, отворачивая в стороны, и крутым виражом оторвался от преследователя. Для исправления положения инспектировавший 56-ю ИАД генерал-майор П.Я. Федрови предложил даже передать в полки несколько Як-9 для отработки техники пилотирования и улучшения стрелковой подготовки. Не помогала и деятельность особистов, державших полки особого назначения под постоянным контролем. Экипажам под страхом трибунала запрещалось перелетать линию фронта и покидать самолет после посадки, если поблизости не было специально приставленной охраны. К радиолокационным «Бостонам» не подпускали летчиков и техников других частей, которых привлекал необычный вид «ершей» - так успели прозвать самолеты, ощетинившиеся шипами антенн и стволами пушек.

Секретность, окружавшая ночников, играла с ними злую шутку и стала скорее демаскирующим признаком. Особые полки привлекли внимание немецкой разведки, неплохо работавшей на недавно оставленной территории. Летчики быстро убедились, что буквально через несколько дней после перелета на новые аэродромы активность немецкой авиации в этом районе в ночное время резко снижалась. Так было под Минском и возле Риги, куда на полтора месяца перебазировалась эскадрилья 45-го АПОН. В докладе инспекции ВВС РККА, проверявшей работу 56-й ИАД, говорилось: «...результаты боевого применения дивизии в 1944 г. были настолько низкими, что командование 18-й ВА перестало принимать 56-ю ИАД всерьез». Не нанося ущерба противнику, ночные истребители только 173-го полка успели разбить в тренировочных полетах и на посадках шесть самолетов. Не отстал от них и 45-й АПОН, пополнивший список небоевых потерь пятью A-20G-1. И, если были недостатки, то должны найтись и виновные.

Руководящий состав дивизии заменили. В течение месяца летчики и техники еще раз были пропущены через сито особых отделов, а полковник Бабенко, сменивший Кузнецова на должности комдива, в приказе по дивизии пригрозил: «...за нерешительность и растерянность в бою, граничащие с трусостью... виновных в невыполнении боевой задачи привлекать к суду». Однако так ли справедливы были обвинения и очевидны «вскрытые причины»? Напомним, что переделку «Бостона» в вариант ночного перехватчика впервые предприняли в Великобритании, где его оснастили РЛС AI Mk.IV и дополнительным вооружением. Затем и американцы, встревоженные задержкой разработки специализированного ночного истребителя Р-61 «Блэк Видоу», в качестве вынужденной меры создали на базе А-20 перехватчик Р-70. Эти машины с английскими локаторами А1 и их американскими аналогами SCR-720 были выпущены в количестве 269 шт. и применялись только на Тихом океане. Результаты оказались разочаровывающими: сами американцы признавали, что Р-70 стал наименее удачной из всех версий А-20. Количество успешных ночных перехватов не превысило десятка за всю войну, и почти все Р-70 были переданы в учебные части.

Заметим, что во второй половине войны резко возросли требования к скорости, маневренности и скороподъемности ночных истребителей. Базовыми машинами для их создания стали быстроходные самолеты, подобные «Москито», Bf 110G и Не 219. Их максимальная скорость на 80-100 км/ч превышала скорость А-20, а огромный опыт применения ночных истребителей, полученный немцами и англичанами за несколько лет войны, оказался вообще бесценным. Так что степень вины личного состава 56-й ИАД в невысокой эффективности боевого использования радиолокационных «Бостонов» представляется вовсе не бесспорной.

«Оргвыводами», к счастью, дело не ограничивалось. Были приняты меры по укреплению материальной базы (особенно радиотехнической) и организации взаимодействия с другими средствами ПВО. Радиолокационные роты пополнились новыми РЛС П-2М, а также американскими станциями SCR-527A и AN/TPS-3A. Каждая рота могла развернуть до трех наземных КПН, связанных между собой, и охватить радиолокационным полем обширное пространство вокруг охраняемого объекта. Операторы КПН вели непрерывное сопровождение цели, передавая наведение из одной зоны в другую. Помимо использования РЛС, летчики отрабатывали атаку в лучах прожекторов, вели стрелковую подготовку по буксируемым конусам. Основным способом перехвата стало дежурство в воздухе - барражирование в зоне действия КПН или самостоятельный поиск противника. При этом самолеты несли дополнительный бак в бомбоотсеке, продолжительность полета с которым достигала 7-8 часов.

Для снижения аварийности в полки передали несколько спарок А-20С отечественной «выделки», а парк 173-го АПОН пополнил даже Р-38 «Лайтнинг», который пристроили в 56-ю НАД по «родовому признаку» как двухмоторный истребитель с трехколесным шасси (этот самолет, по-видимому, совершал челночные полеты из Италии в Советский Союз и получил повреждения, в результате чего сочтен американцами потерянным; наши специалисты восстановили его и в начале 1947 г. даже провели испытания в НИИ ВВС).

Зимой 1945 г. боевой работы дивизия практически не вела, ограничиваясь тренировочными и патрульными полетами. Линия фронта отодвинулась на запад, и немцам было уже не до ночных рейдов. В это время полки базировались на значительном удалении друг от друга: 45-й АПОН продолжал прикрывать Минске аэродромов Озеро и Мачулище, а 173-й АПОН находился в Цюнуве (Городке) под Львовом. Обстановка изменилась в марте 1945 г., когда в районе Бреслау попала в окружение крупная группировка немецких войск. Противник, имевший большой опыт десантных операций, наладил для ее снабжения воздушный мост. Самолеты «люфтваффе» по ночам доставляли к окруженным грузовые планеры, сбрасывали на парашютах снаряжение и боеприпасы. Они прорывались к городу с разных сторон, и зенитная артиллерия не могла закрыть все подходы и организовать надежный заслон.

К этому времени 56-ю ИАД принял гвардии полковник Б.В.Бицкий -энергичный начальник и опытный летчик. К концу войны он имел 6216 часов налета, в т.ч. 688 - ночью. Он предложил командованию 18-й ВА использовать своих «ночников» и буквально добился постановки боевой задачи - полностью блокировать окруженную группировку с воздуха. Для этого на аэродром Рудники под Ченстоховом был переброшен 173-й АПОН, а для контроля воздушного пространства вокруг Бреслау развернули два радиолокационных поста в 3 и 15 км к северу и западу от города. За десять дней полк выполнил 65 патрульных полетов, в которых были сбиты два десантных планера. Их уничтожил экипаж старшего лейтенанта Лесняка при сходных обстоятельствах: оператор темной ночью настолько удачно выводил самолет на цель, что летчик замечал ее на расстоянии даже меньшем, чем нужно для прицельной стрельбы. Оказавшись под огнем, самолеты-буксировщики тут же отцепляли планеры и стремились уйти, а истребителю доставалась «синица в руках» - неповоротливые и тяжело груженые планеры.

Результаты оказались обнадеживающими, и для усиления воздушной блокады на аэродром Сьрода в районе Ченстохова перелетел 45-й полк. В сеть наземных РЛС, развернутую в четырех пунктах вокруг Бреслау, включили недавно полученные станции П-3. Последние отличались не только улучшенной точностью определения координат, но и способностью измерять высоту полета цели. За полтора месяца боевой работы в районе Бреслау полки выполнили в общей сложности 246 вылетов. В 68 из них летчикам удавалось обнаружить цель (11 раз по наводке с земли с последующим использованием «Гнейс-2», 8 раз при свободном поиске с помощью бортовой РЛС, в 15 случаях - в лучах прожекторов, а остальные -визуально при естественном освещении). Истребители провели 13 воздушных боев, в которых экипаж капитана Казнова сбил два Не-111, а лейтенанта Шестерикова - десантный планер. Во многих случаях встреча с ночными перехватчиками заставляла транспортные самолеты противника отказываться от выполнения боевой задачи или отцеплять планеры вдали от города. Нервозная обстановка иногда приводила к сбросу парашютистов и груза куда попало. В результате около сотни десантников со снаряжением приземлились в боевых порядках советских войск.

Интересной новинкой, прошедшей испытания в 56-й ИАД, была аппаратура телевизионной связи РД-1. На ее экран в кабине истребителя транслировалось изображение индикатора наземной РЛС, совмещенное с картой местности, а также положение цели и перехватчика. Благодаря этому устройству штурман самолета мог самостоятельно определять свое положение относительно цели и ее курс. РД-1 оказалась практически безотказной и обеспечивала наглядную и надежную связь. В боях под Бреслау применили и другую новинку - воздушные командные пункты на базе транспортных самолетов С-47, оборудованных РЛС (две такие машины имелись в дивизии).

Истребители и наземные КПН работали в тесном контакте с КП ПВО, сообщая зенитчикам о появлении вражеских самолетов и сопровождая их до входа в зону зенитного огня. Радиолокаторы дивизии, используемые для орудийной наводки, позволяли зенитным батареям вести прицельную стрельбу. На каждый отогнанный самолет при этом расходовалось в среднем в 20-25 раз меньше снарядов, чем при ведении заградительного огня без применения РЛС. Заслон, поставленный экипажами «Бостонов» и зенитчиками, оказался достаточно эффективным. Немцам пришлось резко сократить снабжение окруженной группировки, и 7 мая гарнизон Бреслау капитулировал. За успешные боевые действия 16 летчиков, штурманов и операторов РЛС из 56-й дивизии получили ордена, а сама дивизия - почетное наименование Бреславской. Разработчики РЛС «Гнейс-2» В.В.Тихомиров, А.С.Буданов и А.Р.Вольперт были удостоены Сталинской премии в области науки и техники за 1944 г.

Окончание войны 56-я ИАД встретила в немецком городке Бриг (после войны этот район отошел Польше, и город стал называться Бжег, также как и Бреслау превратился во Вроцлав). В 1947 г. дивизию перевооружили на истребительный вариант Ту-2 с РЛС «Гнейс-5», а «Бостоны», с которых предварительно демонтировали радиолокационную аппаратуру, возвратили американцам.