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炸你沒商量:無線電近炸引信傳奇

 taotao_2016 2020-06-14

炸你沒商量:無線電近炸引信傳奇

第二次世界大戰(zhàn)中,日本海軍艦載機(jī)飛行員在飛臨美國海軍艦艇實(shí)施攻擊時(shí),或多或少會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)奇怪的現(xiàn)象,那就是美國海軍艦載高射炮發(fā)射的炮彈,并不像普通高炮炮彈那樣,只是在預(yù)先設(shè)定的高度上爆炸,而總是在接近自己飛機(jī)到一定距離內(nèi)爆炸,給日軍飛機(jī)造成極大的殺傷。日軍并不知道,他們遇見的高炮炮彈是一種美軍始終竭力保密的高技術(shù)裝備,是美國軍事工程科技人員創(chuàng)新性工作的成果。這一成果,在很大程度上改變了??兆鲬?zhàn)勝負(fù)的天平傾向。

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美國海軍戰(zhàn)艦上的127毫米艦炮是中遠(yuǎn)程防空主力

自打飛機(jī)登上戰(zhàn)爭舞臺(tái),地面上的士兵們就開始把火炮炮口指向天空。最早的高炮使用的炮彈和地面作戰(zhàn)的炮彈一樣配裝的是碰炸引信,這種引信通過炮彈撞擊地面或目標(biāo)的物理效應(yīng)啟動(dòng),來引爆炮彈。碰炸引信用于攻擊空中目標(biāo)有很大的局限性,因?yàn)橹挥信趶椬矒魯硻C(jī)時(shí)引信才會(huì)動(dòng)作,但如果要讓一枚炮彈直接撞擊敵機(jī),在極近的距離上尚有可能,如果距離較遠(yuǎn),那么射手們就只能祈禱上蒼保佑了。為了提高高炮打擊敵機(jī)的實(shí)際效果,工程技術(shù)人員努力研制出高炮定高延時(shí)引信,通過調(diào)整引信火藥柱的長度來控制炮彈爆炸時(shí)機(jī),使得炮彈在敵機(jī)的飛行高度爆炸,通過天女散花般的彈片去殺傷敵機(jī)。如果是攔截沖向艦艇的敵機(jī),那么理想的炮彈爆炸點(diǎn)應(yīng)該是在敵機(jī)航路正前方,這就要求炮手隨著敵機(jī)不斷迫近頻繁調(diào)整炮彈引信上的延時(shí)機(jī)構(gòu)。在沒有計(jì)算機(jī),只能通過概略估算的時(shí)代,這種工作幾乎不可能準(zhǔn)確完成。即便是小小的設(shè)定差錯(cuò)也可能讓炮彈變得對敵機(jī)完全無害。第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)前,美國在評估戰(zhàn)備狀況時(shí),就發(fā)現(xiàn)高炮炮彈機(jī)械延時(shí)引信難以完成快速有效防空攔截,統(tǒng)計(jì)顯示海軍127毫米高炮平均需要消耗2500發(fā)炮彈才能打下一架敵機(jī),這一數(shù)字對于面臨戰(zhàn)爭的美國海軍而言,實(shí)在是致命的缺陷。

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以消耗大量炮彈構(gòu)成的攔阻防空戰(zhàn)術(shù)存在無法避免的漏洞

這一問題得到了美國國防研究委員會(huì)(NDRC)的重視,該委員會(huì)是博士(Dr. Vannevar Bush)召集和領(lǐng)導(dǎo)的一群頂尖科學(xué)家,負(fù)責(zé)調(diào)動(dòng)全國技術(shù)資源來為美軍研究先進(jìn)武器裝備。針對艦隊(duì)防空效果缺陷這一突出問題,NDRC展開了相關(guān)研究,提出開發(fā)一種能夠在目標(biāo)特定距離下起爆炮彈的引信,這種引信就是所謂的近炸引信,當(dāng)時(shí)研究團(tuán)隊(duì)內(nèi)部稱為“可變時(shí)間引信”(Variable Time Fuze),簡稱VT引信。

近炸引信的主意并不新鮮。許多看過高炮射擊演示的技術(shù)派人士都會(huì)為高炮驚人的彈藥消耗和同樣驚人之低的命中概率而震動(dòng),從而認(rèn)真地考慮近炸引信技術(shù)問題。軍械專家們并不木訥,他們老早就在考慮為炮彈裝備一種“能夠因?yàn)槟繕?biāo)的影響”而啟動(dòng)的引信,這樣就能顯著提高炮彈對目標(biāo)的毀傷性能。如果能設(shè)法讓一枚炮彈在進(jìn)入目標(biāo)飛機(jī)致命殺傷范圍后自動(dòng)爆炸,那么這樣就會(huì)極大簡化高炮火控系統(tǒng)的復(fù)雜性,同時(shí)讓每一枚炮彈都能物盡其用。早在1940年以前就有人提出過這類技術(shù)構(gòu)想。但是在當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件下,要研制這樣的引信挑戰(zhàn)極大,幾乎不可能逾越。英國在火箭和炸彈用近炸引信方面起步較早,至少可以追溯到1939年。德國人更早,繳獲的檔案顯示德國早在20世紀(jì)30年代初就在這方面做過研究,但直到1945年歐洲戰(zhàn)場盟軍取得徹底勝利,德國人的研究仍然“在路上”。英國和德國的挫折,都是在從技術(shù)原理到工程應(yīng)用的轉(zhuǎn)化階段。而現(xiàn)在,這項(xiàng)艱巨的創(chuàng)新工作落在了美國人頭上。

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為炮彈研制新型引信成為美國科研當(dāng)務(wù)之急

NDRC的科學(xué)家們提出的技術(shù)原理并沒有超出既有框架,提出開發(fā)一種能夠感知目標(biāo)存在的裝置,把它裝進(jìn)127毫米艦炮的炮彈引信,這樣就在炮彈和目標(biāo)之間建立起一種“親密互動(dòng)”。這種引信會(huì)讓炮彈進(jìn)入目標(biāo)有效殺傷距離內(nèi)才起爆,就能對敵機(jī)造成最大程度的殺傷效果。理論很美妙,現(xiàn)實(shí)很殘暴。一旦到了工程應(yīng)用層面,這一理論就會(huì)遭遇重大挑戰(zhàn):這種類似小型雷達(dá)的感應(yīng)裝置需要承受炮彈每秒475轉(zhuǎn)的高速自旋,還要能忍受炮彈發(fā)射時(shí)高達(dá)20 000g的強(qiáng)大加速。而且,這種雷達(dá)裝置還必須足夠小型化,其外形尺寸決不能超過冰淇淋大小。此外,這種新技術(shù)必須能夠轉(zhuǎn)化為兼具可靠性和簡單性的工程產(chǎn)品??煽啃钥梢员WC炮彈在惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境下發(fā)揮作戰(zhàn)效能,而簡單性則能讓炮彈保持小巧,同時(shí)能夠快速大量生產(chǎn)。

工程技術(shù)人員嘗試過多種研發(fā)方向,其中包括靜電感應(yīng)、聲學(xué)感應(yīng)、光學(xué)感應(yīng)和無線電感應(yīng)等多種方式。經(jīng)過一番考察,美軍選擇了光電感應(yīng)和無線電感應(yīng)兩個(gè)主要方向展開工程研究。光電感應(yīng)方式看似簡單,但它需要依賴可見光才能讓炮彈“看到”目標(biāo),白天還好說,夜間就不靈了。無線電感應(yīng)方式雖然更為復(fù)雜,但是卻能在白天黑夜都發(fā)揮作用。在兩個(gè)技術(shù)方向并行研究了一個(gè)階段后,美軍發(fā)現(xiàn)無線電感應(yīng)技術(shù)具備工程應(yīng)用潛力,可以滿足既定需求。有鑒于此,光電近炸引信在1943年10月終止研制,研究力量集中在無線電近炸引信方向。

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應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室(APL)為這種新型引信的誕生立下了汗馬功勞,這便是無線電近炸引信

1941年12月7日美國太平洋艦隊(duì)珍珠港基地慘重偷襲時(shí),NDRC已在華盛頓卡內(nèi)基學(xué)院(Carnegie Institute of Washington)秘密展開了近炸引信的研究。美國開始艱難地轉(zhuǎn)入戰(zhàn)爭模式時(shí),近炸引信研究小組給出了一個(gè)技術(shù)評估結(jié)論。他們認(rèn)為,這種新概念引信可以研制出來,而且能夠正常工作。但如果要短時(shí)間內(nèi)在工程應(yīng)用層面實(shí)現(xiàn)近炸引信的產(chǎn)品化,研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為僅依靠現(xiàn)有力量完全不足,需要更多的科學(xué)家、工程師和技術(shù)人員加入。美國政府必須設(shè)法組建一個(gè)包含科學(xué)人才、研究機(jī)構(gòu)、工程團(tuán)隊(duì)和生產(chǎn)組織在內(nèi)的機(jī)構(gòu)。也就在這個(gè)時(shí)候,布什博士找到了約翰·霍普金斯大學(xué)(Johns Hopkins University),詢問對方是否可能建立一個(gè)實(shí)驗(yàn)室,專門從事近炸引信的研究開發(fā)。他得到了肯定的答復(fù)。于是在1942年4月,在華盛頓郊外馬里蘭州銀泉一個(gè)改造的簡陋車庫里,約翰·霍普金斯大學(xué)成立了一所后來蜚聲世界的實(shí)驗(yàn)室——應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室(APL)。

在各種無線電近炸引信方案中,美國最終選擇了依靠多普勒效應(yīng)工作的主動(dòng)式引信,因?yàn)樗氖褂眯Ч顬槔硐?。多普勒引信在工作時(shí)會(huì)向外發(fā)射無線電波,電波碰到與引信存在相對運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)反射回來,成為一種啟動(dòng)信號。引信接收到的回波會(huì)因?yàn)槎嗥绽招?yīng)發(fā)生頻率變化,這種頻率對發(fā)射器構(gòu)成干涉,結(jié)果是產(chǎn)生一個(gè)低頻干涉信號,這個(gè)信號經(jīng)過放大器放大,再被導(dǎo)入閘流管。一旦信號達(dá)到足夠啟動(dòng)閘流管的振幅,閘流管就會(huì)接通起爆電路,引爆起爆器,進(jìn)而引爆整個(gè)炮彈。對于引信和目標(biāo),目標(biāo)信號在振蕩檢測電路里產(chǎn)生的振幅與引信和目標(biāo)之間的距離密切關(guān)聯(lián)。換言之,如果預(yù)先恰當(dāng)?shù)卦O(shè)定好放大器的增益和閘流管的偏壓,那么就能控制引信的工作距離。引信的工作距離并不是唯一需要考慮的因素。引信與目標(biāo)的相對方位也非常重要,這一點(diǎn)對于打擊飛機(jī)類空中目標(biāo)尤為重要——引信必須要能確保炮彈在彈道上最為正確的點(diǎn)上起爆,把最多的爆炸破片拋向目標(biāo)。

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多普勒工作方式的無線電近炸引信剖視結(jié)構(gòu)

對于大多數(shù)炮彈和導(dǎo)彈,爆炸時(shí)產(chǎn)生的大多數(shù)破片都沿縱軸90度角度飛散。對于那些飛行彈道經(jīng)過目標(biāo)但是不與目標(biāo)軌跡交會(huì)的炮彈,在目標(biāo)位于破片散布最密集的方向上起爆會(huì)造成最佳殺傷效果。但對于那些與目標(biāo)軌跡交會(huì)的炮彈,就需要炮彈在距離目標(biāo)盡可能近的位置起爆。這就對高炮用近炸引信提出了方向敏感性要求。具體來說,首先,引信在最大橫向破片飛散密度方向上應(yīng)該具有最佳敏感性;其次,引信在軸向方向上的敏感性應(yīng)該最小。要實(shí)現(xiàn)這樣的敏感性指標(biāo),需要把炮彈變成一個(gè)天線,炮彈的縱軸相當(dāng)于天線的縱軸。引信一般裝在炮彈頭部,這樣天線會(huì)被引信風(fēng)帽這類小電極激活,通過放大器增益參數(shù)設(shè)置,也能調(diào)整引信的敏感特征。

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綜合指揮系統(tǒng)與無線電近炸引信聯(lián)動(dòng),將讓戰(zhàn)艦防空得到質(zhì)的飛躍。

如果是對付地面目標(biāo),引信需要被設(shè)計(jì)成能在最佳高度起爆,通常是在3-20米之間。此時(shí)最為理想的情況是,讓炮彈在軸線方向具備最佳敏感性。為此研制人員專門在炸彈頭部橫向安裝了一部短小的偶極天線。經(jīng)過實(shí)驗(yàn),研究人員發(fā)現(xiàn)其實(shí)不用這么周折,如果在原來軸向天線引信基礎(chǔ)上改進(jìn)放大器,讓它能夠補(bǔ)償前向敏感性的衰減,同樣能收到不錯(cuò)的效果。例如,高俯角下落的炸彈意味著更高的接近速度和更高的多普勒頻率,此時(shí)可以通過提升放大器的增益來彌補(bǔ)高俯角狀態(tài)下信號敏感性的衰減。

緊張有序的工作在嚴(yán)格保密下全速展開,研制團(tuán)隊(duì)克服了一個(gè)有一個(gè)技術(shù)障礙。這間“車庫”成了整個(gè)研究工作的中樞,這里完成的研究結(jié)論被送往企業(yè)承包人、政府機(jī)構(gòu)和全美的其他高校。拉著近炸引信原型產(chǎn)品的卡車從實(shí)驗(yàn)室駛出,奔赴海軍設(shè)在弗吉尼亞Dahlgren的試驗(yàn)場。近炸引信的研究范圍很廣,涵蓋火箭、炸彈和炮彈所需的各種類型近炸引信,但海軍主要的興趣點(diǎn)還在炮彈所需的近炸引信,特別是海軍艦艇使用的5英寸(127毫米)口徑38倍徑艦炮,這是海軍主力防空武器。除了美國海軍,美國陸軍和英軍也都對炮彈用近炸引信念念不忘。美國陸軍也加入了無線電引信項(xiàng)目,英國也采取與美國團(tuán)隊(duì)聯(lián)合的方式開展研究。

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這個(gè)小東西成為美國海軍防空利器,日本人當(dāng)時(shí)甚至不知道這種秘密的存在。

開發(fā)炮彈與目標(biāo)距離的檢測電路的問題并不復(fù)雜,如果電路可以緊湊到足以塞進(jìn)炮彈,且堅(jiān)固到能耐受發(fā)射沖擊,那么近炸引信的問題就有望解決。但不久研究人員就發(fā)現(xiàn)研制一種足夠結(jié)實(shí)的真空管可能是最難解決的工程問題。1940年后期,研究人員用商用真空管裝在磚塊上,從高處下落到水泥地或鋼板上,來測試其堅(jiān)固性。他們發(fā)現(xiàn)真空管其實(shí)遠(yuǎn)比預(yù)想的結(jié)實(shí),原本以為不可逾越的問題并不那么可怕。

炮彈引信需要很小的真空管,研究人員從市場上找來助聽器用真空管進(jìn)行試驗(yàn),其中包括雷神公司和海頓公司(Hyton)的助聽器真空管。為防止真空管玻璃碎裂,技術(shù)人員專門對真空管進(jìn)行了封裝處理。他們還改進(jìn)了電極結(jié)構(gòu)和安裝方式,提高了零件的機(jī)械強(qiáng)度。最好的強(qiáng)度測試當(dāng)然是使用火炮實(shí)際發(fā)射。1941年初,技術(shù)人員把真空管部件裝在127毫米艦炮炮彈上進(jìn)行發(fā)射試驗(yàn),然后采用降落傘回收。此外技術(shù)人員還用高壓空氣炮對真空管進(jìn)行測試。與此同時(shí),電路設(shè)計(jì)工作也在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行。震蕩器也被裝上炮彈進(jìn)行發(fā)射試驗(yàn),確保它們能在炮彈飛行中正常工作。測試中除了使用127毫米艦炮,還使用了37毫米高炮。技術(shù)人員使用無線電接收機(jī)來檢測飛行中震蕩器發(fā)出的信號。為了給艦炮用近炸引信的電路提供電力,技術(shù)人員必須克服的另一大挑戰(zhàn)是電池。國家碳材料公司(NCC)為炸彈引信開發(fā)的特種電池被用在了近炸引信上。1941年4月底,終于有一枚從37毫米炮射出的震蕩器在飛行中成功發(fā)出了信號。

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測試中的無線電近炸引信航空炸彈

1941年6月,電路設(shè)計(jì)工作又有了進(jìn)展,技術(shù)團(tuán)隊(duì)制造出了足夠敏感且足夠緊湊,可以裝入引信的元器件。整個(gè)電路部分包括一個(gè)震蕩器、一個(gè)兩級音頻放大器、一個(gè)閘流管和一個(gè)電起爆器。技術(shù)團(tuán)隊(duì)為引信開發(fā)了一個(gè)反置開關(guān),在發(fā)射前確保引信電路處于關(guān)閉狀態(tài),直到發(fā)射前一瞬間才開啟。電路中還設(shè)計(jì)了一個(gè)啟動(dòng)延時(shí)機(jī)構(gòu),在炮彈出膛,真空管燈絲實(shí)現(xiàn)預(yù)熱后以及整個(gè)電路信號“安靜”后才會(huì)啟動(dòng)引信。此后振蕩器開始向外發(fā)射無線電信號,部分信號會(huì)被炮彈引信附近的物體反射回來,反作用于振蕩電路,產(chǎn)生一個(gè)干涉頻率,經(jīng)過放大器放大后,用于觸發(fā)閘流管。閘流管內(nèi)置的電起爆器會(huì)根據(jù)閘流管輸出信號起爆,進(jìn)而引爆炮彈裝藥。至此,美軍無線電近炸引信的工程架構(gòu)業(yè)已完成。接下來,美軍在馬里蘭州試驗(yàn)場用57毫米火炮進(jìn)行了炮彈發(fā)射/回收試驗(yàn)。測試引信被裝上炮彈,通過火炮發(fā)射,通過對回收的炮彈進(jìn)行檢查,來判斷零部件的堅(jiān)固性。有些炮彈內(nèi)部裝上了發(fā)煙劑,用以顯示引信和起爆器的工作狀態(tài)。

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匯報(bào)演示中的無線電近炸引信炸彈和炮彈

1941年9月,技術(shù)團(tuán)隊(duì)制造出了能夠在整個(gè)彈道飛行過程中正常工作的完整無線電近炸引信,測試發(fā)現(xiàn)引信的主要問題集中在過早起爆方面,原因則是機(jī)械結(jié)構(gòu)損壞、真空管和電路的尾聲干擾,以及電池的電壓波動(dòng)等。經(jīng)過改進(jìn),電路重新布局,放大器也重新設(shè)計(jì),以便能消除干擾噪聲。電池結(jié)構(gòu)也得到改善,接觸更加穩(wěn)固,以便減少欺騙性電壓變化。緊接著,全套引信機(jī)構(gòu)在海軍武器試驗(yàn)場進(jìn)行了測試。初期測試中127毫米艦炮引信表現(xiàn)不夠理想,主要問題還是早期起爆??疾煸?,人們發(fā)現(xiàn)當(dāng)時(shí)震蕩器使用的雙燈絲三極管兩根燈絲之間的beats在放大器的音頻通路波段引發(fā)了微噪聲,導(dǎo)致引信過早起爆。為解決此問題,雙燈絲震蕩器被換成了單燈絲型。

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早期的無線電近炸引信設(shè)計(jì),帶有T型天線

1941年末,西爾瓦尼亞公司(Sylvania Company)加入了真空管設(shè)計(jì)工作,研制出改進(jìn)型真空管。這一時(shí)期研究人員花費(fèi)大量精力改善微型真空管玻璃的質(zhì)量及其封裝方式,以克服玻璃破裂問題。1942年1月新一輪測試中,近炸引信實(shí)彈射擊中取得了50%的成功率,至此技術(shù)團(tuán)隊(duì)開始考慮批量制造的問題。原來所有測試用引信都是由研制團(tuán)隊(duì)所屬機(jī)構(gòu)自制,1941年末時(shí)埃魯?shù)鹿荆‥rwood Company)加入制造。研制團(tuán)隊(duì)與克羅斯利公司(Crosley Corporation)簽訂協(xié)議,要求開發(fā)批生產(chǎn)工藝和相關(guān)技術(shù)。

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實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行測試的無線電近炸引信炸彈

盡管早期試驗(yàn)取得顯著進(jìn)展,但當(dāng)時(shí)仍有不少人認(rèn)為,無線電近炸引信最佳目標(biāo)毀傷效果所需的起爆距離可能無法確定。為解決這一問題,技術(shù)人員對放大器頻率響應(yīng)的曲線進(jìn)行了深入研究,以期確定最佳起爆點(diǎn)。密歇根大學(xué)加入了這項(xiàng)研究,用縮比模型進(jìn)行了驗(yàn)證,確定了起爆點(diǎn)設(shè)定的基本原則。1942年春,技術(shù)團(tuán)隊(duì)決定利用全尺寸模型進(jìn)行試驗(yàn),檢測近炸引信起爆點(diǎn)的毀傷效果。4月,美軍在北卡羅來納州帕里斯島進(jìn)行了實(shí)彈測試,127毫米艦炮采用近炸引信彈藥朝氣球吊掛的真飛機(jī)進(jìn)行射擊,結(jié)果表明引信工作效果良好。美中不足之處在于,測試用炮彈裝填的是黑火藥,起爆時(shí)間偏長,造成炸點(diǎn)稍稍偏后。后來測試中技術(shù)人員調(diào)松了引信螺紋,讓炮彈能夠在較低的內(nèi)壓條件下起爆,這下炮彈攻擊效果大大改善。技術(shù)人員還為近炸引信研制了保險(xiǎn)機(jī)構(gòu),確保炮彈飛離炮口安全距離后引信才開始工作。

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大小口徑艦炮都配發(fā)這種引信后,防空效果得到明顯改善

1942年中期,近炸引信的全部組件均告完成。1942年8月,海軍“克里夫蘭”號巡洋艦使用127毫米艦炮進(jìn)行實(shí)彈測試,效果令人滿意。9月克羅斯利公司開始量產(chǎn)近炸引信。11/12月,第一種定型的Mk 32近炸引信配發(fā)到海軍艦隊(duì)。1943年1月5日,“海倫娜”號巡洋艦就用近炸引信擊落了一架日本愛知99型俯沖轟炸機(jī)。這是第一架喪命于近炸引信之下的日本飛機(jī)。

量產(chǎn)過程中,人們發(fā)現(xiàn)作為先進(jìn)技術(shù)裝備的近炸引信仍顯復(fù)雜,批量生產(chǎn)需要細(xì)致的質(zhì)量管理手段。軍械局專門成立了一個(gè)機(jī)構(gòu)來管理近炸引信量產(chǎn)問題,但是效果不佳。于是研制團(tuán)隊(duì)受命接管質(zhì)量控制問題,同時(shí)負(fù)責(zé)近炸引信的工程化改進(jìn)。1942年5月,研制團(tuán)隊(duì)脫離NDRC,被直接置于科學(xué)研究發(fā)展辦公室(OSRD)管轄之下。至此整個(gè)團(tuán)隊(duì)全部轉(zhuǎn)入約翰·霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室。

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炸彈用M168近炸引信特寫,當(dāng)時(shí)這是絕對的軍事機(jī)密

1942年夏開始,美國開始為英國海軍艦炮研制近炸引信。英國海軍艦炮炮彈頭部直徑更小,這要求Mk 32引信必須瘦身,才能裝上英國炮彈。英國人最初要求引信里裝上可調(diào)的自毀機(jī)構(gòu),以避免啞彈落入己方陣地或設(shè)施。技術(shù)團(tuán)隊(duì)為此改進(jìn)開發(fā)出Mk 33引信。1942年末,美利堅(jiān)無線電公司(Radio Corporation of America)開始生產(chǎn)Mk 33引信,1943年起,著名的柯達(dá)公司也加入生產(chǎn)大軍。到1943年9月,Mk 33引信量產(chǎn)趨于穩(wěn)定,美國開始向英國交付這種新銳裝備。Mk 33專門用于英國海軍4.5英寸(115毫米)艦炮,這是英國海軍艦艇主要防空武器。

炸你沒商量:無線電近炸引信傳奇

T-4型無線電近炸引信

除了Mk 33,美國還為英國驅(qū)逐艦用4英寸(100毫米)艦炮開發(fā)了尺寸更小的Mk 41型近炸引信。Mk 33和Mk 41體積更小,為此美國專門研制了小型電池,但是卻發(fā)干電池的貯存壽命只有幾個(gè)月,沒法保證引信參戰(zhàn)時(shí)可靠供電。前線部隊(duì)反應(yīng),原有的Mk 32引信也同樣有電池消耗問題,在高溫?zé)釒У貐^(qū)通常存放幾個(gè)月干電池就會(huì)失效。技術(shù)人員只能繼續(xù)為戰(zhàn)勝新問題而奮斗,他們開始著手研制一種被稱作儲(chǔ)備電池(Reserve Battery)的新型電池。這種新電池極富創(chuàng)意,是一種濕電池,包括裝有活性電解質(zhì)的密封玻璃瓶和金屬電極板兩部分,玻璃瓶平時(shí)可以長期存放,直到火炮發(fā)射瞬間才會(huì)在強(qiáng)大的加速度作用下碎裂,這樣電解質(zhì)就會(huì)與電池極板接觸發(fā)生反應(yīng),開始為元器件供電。設(shè)計(jì)這個(gè)玻璃瓶并不簡單,瓶子既要足夠結(jié)實(shí),可以耐受戰(zhàn)時(shí)的野蠻搬運(yùn),又要能在火炮射擊時(shí)因?yàn)榧铀俣榷⒓此榱眩瑸榇思夹g(shù)團(tuán)隊(duì)做了大量試驗(yàn),取得了關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)。到1944年初,儲(chǔ)備電池開始普遍應(yīng)用于近炸引信。

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T-89無線電近炸引信特寫,利用風(fēng)力葉輪來產(chǎn)生電力

近炸引信還在繼續(xù)瘦身。1943年春,美國又設(shè)計(jì)出更小的Mk 45近炸引信,可以用于陸軍野戰(zhàn)火炮。這種引信可以讓炮彈在空中特定高度爆炸,有效殺傷地面人員。最早投產(chǎn)的Mk 45用于配備陸軍90毫米高炮,此外美軍還開始為其他各種陸軍榴彈炮開發(fā)近炸引信。

隨著用戶不斷擴(kuò)大,保密成了一個(gè)大問題。美軍為這種高技術(shù)裝備制定了嚴(yán)密的保密措施,要求在啞彈可能落入敵占區(qū)或被敵人回收的情況下不得使用近炸引信。也正因如此,近炸引信雖然作戰(zhàn)效能極佳,卻并不是海陸軍想用就能用的裝備。美軍武器庫里的近炸引信堆積如山,而各個(gè)部隊(duì)大多數(shù)時(shí)候卻只能使用老舊引信。終于,戰(zhàn)場需求壓力戰(zhàn)勝了保密壓力。1944年12月美軍做出決定,解除對近炸引信的使用限制,于是它們開始在歐洲戰(zhàn)場大量使用,給納粹德國造成了嚴(yán)重的損失。在突出部戰(zhàn)役中,近炸引信炮彈在打擊德軍方面發(fā)揮了重大作用。蜷縮在掩體和戰(zhàn)壕內(nèi)的德軍士兵,在無線電近炸引信炮彈30英尺的空爆高度下,幾乎沒有任何防范能力。巴頓中將這樣評價(jià),“VT引信會(huì)改變戰(zhàn)爭面貌。我很慶幸我們最先想到它?!?/p>

炸你沒商量:無線電近炸引信傳奇

打擊掠水目標(biāo)是無線電引信受到干擾的主要原因,不過美國人很快改善了這一問題。

近炸引信實(shí)戰(zhàn)中很快又發(fā)現(xiàn)了新問題:用它對付掠水低空飛行的魚雷機(jī)效果不佳。究其原因,低平彈道射出的炮彈由于水面回波作用會(huì)導(dǎo)致引信過早爆炸,在某些情況下引信甚至不會(huì)啟動(dòng)。為解決這一問題,技術(shù)人員又在引信中加上了水面回波抑制電路,這實(shí)際是一個(gè)自動(dòng)音量控制電路(AVC),能有效減少引信對水面回波的敏感性。整個(gè)戰(zhàn)爭期間,APL都在對無線電近炸引信進(jìn)行持續(xù)開發(fā)和改進(jìn)。在最高峰時(shí)期,全美有超過300架企業(yè)的10000名工人在制造近炸引信,日產(chǎn)量高達(dá)70000枚。

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今天無線電近炸引信已經(jīng)成為海軍艦炮的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)裝備。

直到今天,美國海軍艦炮使用的近炸引信仍然秉承了最初的設(shè)計(jì)理念,只是在設(shè)計(jì)制造技術(shù)上進(jìn)行了改進(jìn)。美軍近年的評估報(bào)告認(rèn)為,近炸引信的水面回波抑制電路仍有不足。目前AVC引信可以允許在距離水面較低的高度使用,但還是需要進(jìn)一步改進(jìn)。此外,這些近炸引信應(yīng)具備敵我識(shí)別能力,防止誤傷己方飛機(jī)。最重要的是,這些無線電近炸引信一旦遇到敵人的電磁對抗措施,會(huì)變得十分脆弱——盡管這一問題尚未出現(xiàn),但是毫無疑問引信的反對抗性能必須得到改善。美軍目前在這一問題上已經(jīng)取得了一些進(jìn)展,但是效果尚不能完全令人滿意。

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