谈谈二战各个时期英德的各类防空雷达.(英国篇)

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导读:此篇贴子我在百度发过一次,现在将其转到铁血来 [em485][em485]前言 1864年,英国人麦克斯韦建立了电磁理论的基本公式,出版了<<电磁场动力学>>,拉开了人类对电磁波(无线电波)认识和应用的序幕.进入20世纪,无线电波开始应用于军事领域,但是直到一战末期,其用途主要局限于通讯领域.不过,无线电波的应用潜力已获得各国的广泛认同.20世纪30年代来临时,美.英.法.德以及苏联等国相继在无线电探测领域取得突破,雷达的概念(RADAR,既radio detection and rangi

此篇贴子我在百度发过一次,现在将其转到铁血来

前言

1864年,英国人麦克斯韦建立了电磁理论的基本公式,出版了<<电磁场动力学>>,拉开了人类对电磁波(无线电波)认识和应用的序幕.进入20世纪,无线电波开始应用于军事领域,但是直到一战末期,其用途主要局限于通讯领域.不过,无线电波的应用潜力已获得各国的广泛认同.20世纪30年代来临时,美.英.法.德以及苏联等国相继在无线电探测领域取得突破,雷达的概念(RADAR,既radio detection and ranging的缩写,意为"无线电探测与测距")开始进入实用化阶段,并在接踵而至的第二次世界大战中粉墨登场,广泛应用于各国的防空战场.

战争的不断推进为雷达技术的发展和应用提供了平台,许多技术模型和战术战法都成为教科书式的经典,成为军用雷达史上一块块不可磨灭的里程碑.本贴就让我们通过回顾二战时期英.德两国之间围绕防空雷达系统的对抗和竞争.来回顾这段值得回味的武器发展史.

英国篇:

英国链向雷达网

20世纪30年代.随着纳粹德国空军的日益壮大,隔海相望的日不落帝国感受到明显的压力.英国必须拿出办法来制衡这股来势汹汹的空中力量.摆在这个老牌帝国面前有三条路:1.建立一支足够强大的轰炸机群作为威慑,一旦本土受到攻击,也能发动有效反击;2.通过签署国际武器控制协定来制约纳粹德国空军的发展;3.最后一种也是最直接的一种,就是发展战斗机部队和探测技术,建立直接有效的防空力量.

第一种办法受到当时英国空军部的支持,但由于军费预算的限制而无法达成,制约纳粹德国空军的外交努力也流于失败.而第三条路不仅受到当时空战理论的束缚,在技术上也存在较大的困难和瓶颈.但是,这条路得当了上层的支持,并专门成立了防空科学研究委员会在这一领域进行深入研究.研究的角度之一就是要找到一种"死亡射线'',或使飞行员失去行为能力,或使发动机停车,或者干脆引爆飞机.因此,委员会找到了英国国家物理实验室的瓦特,希望从他那里得到更加专业的意见和建议.

1935年1月.瓦特在给委员会的回复中除了分析制造"死亡射线''的可能性外,还着重指出,利用无线电波的探测功能虽然存在一定困难,但比之利用其破坏功能,前者的难度要小很多.而且,他本人也可以很快的拿出实现无线电波探测功能的具体方案.

由于受到上层的大力支持,瓦特的设想很快付诸实施.当年6月,他成功的利用位于达文特里的BBC短波广播站无线电波,探测到8英里外飞行的"黑福德''双翼轰炸机.这一重大突破被包括今天的许多史料视为雷达的诞生,试验的成功也理所当然地吸引了更多来自政府的支持.在空军部的资助下,瓦特开始在毗邻海岸线的地方建立了为数众多的雷达基站.到36年8月,已有7座基站投入使用,这就是链向雷达网的起源.

实际上.链向雷达站的原理非常简单,大部分技术来源于瓦特对英国广播公司和高频无线电波的了解.最先推出的雷达系统是AMES-1型,主要用于远程探测.AMES是Air Ministry Experimental Station 的缩写,意为空军部试验站.每个雷达基站都使用装在固定支架上的大型天线,所谓的支架实际上都是高达120米的铁塔,用以支撑这组发射功率达到350千瓦的广角发射天线,发射频率为20--30兆赫(类似于当时的高频雷达).脉冲重复频率为每秒12.5--25次.接收天线则安装在4座80米高的独立支架上.整个基站显得庞大异常,因为无法转动天线进行扫描.所以只能覆盖正前方100度的区域.


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另外还有一种AMES-2型雷达站.也称Chain Home Low Station,既低空链向雷达站.顾名思义.该型号主要用于探测低空目标.作为1型雷达站的补充.1型雷达在使用过程中暴露出低空探测能力薄弱的问题,这一方面要归咎于雷达的波长,另外也受制于当时天线的设计能力.2型雷达站使用发射功率为150千瓦,发射频率为200兆赫兹的天线,该天线同样置于高塔之上,只是高度只有1型的一半左右.

在研制出2型雷达以后,英国人并未停止前进的脚步.为了进一步加强防空雷达的低空搜索能力,皇家空军又在1942年推出了11型雷达,其工作在500--600兆赫兹波段,峰值功率为50千瓦,雷达天线搭载在6轮越野卡车上,具备机动能力,由2型和11型雷达组成低空链向雷达网大大提高了英国防体系的低空探测能力和精确度.原先的链向雷达网能够发现90公里外1500米高度飞行的战斗机目标,新的雷达网则能探测到40公里外150--200米高度飞行的目标.但是,德国空军发现海峡对岸的进步后,也在不断寻找对付办法.他们发现30米低空突防是突破英国雷达网探测的有效方式,一些有经验的德国飞行员正是通过这种方式攻击了英国的一些近岸目标.


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此时,科学家已经发现超高频无线电波由于波幅很窄,可以沿地面传导而不受很大的干扰.1940年2月,英国伯明翰大学的研究人员发明了谐振腔式磁控管---一种微波发射能量超过原有发生器几十倍的新装置.在1942年的一次试验中,装有这种磁控管的试验性雷达成功地在50公里距离上发现了飞行高度在20--70米的飞机,某些时候的探测距离甚至达到72公里.取得这些研究成果以后,英国空军部当即决定建造一批更加先进的低空雷达,进一步加强链向雷达网的功能,这些雷达统称为超低空链向雷达站.

超低空链向雷达站主要有3种不同型号.其一是52-56型S-波段雷达.其原型是英国海军部研发的271型雷达和皇家陆军海岸防卫部队的Mk lV-Mk Vl型雷达.前者及其改进型号277型雷达既可以用于航空母舰的载机引导,也可以用于大型舰船防空武器的目标指向;后者则是用来搜索近岸船只的.两种雷达都工作在S波段,非常适合搜索近岸底空目标.英国皇家空军于1942年12月获得从皇家海军和陆军移交的11台雷达,之后又在43年5月获得了3台.这些雷达都命名为52-56型雷达,它们采用可旋转的碟形天线,能够跟踪低空飞行的单个目标.


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另外两个型号的雷达则来自英国电信科学院的研究成果.它们制造出皇家空军第一台厘米波雷达.代号为13型雷达,主要为链向雷达网提供更加精确的高度信息.该雷达的研发始于1942年.采用两根条形天线,并照搬了277型雷达的发射机和接收机.天线组以每分钟6次的频率在-1度--+20度之间垂直扫描,提供目标的高度信息.这款雷达在43年3月开始生产,但是由于14型雷达的需求而推迟了生产.13型Mk ll型雷达于1944年早些时候投入使用,尽管实战表现不尽如人意.却展现了意想不到的作用--如果关闭垂直扫描.13型雷达可以很好地用作低角度探测.正是受到这一启发,14型雷达得以诞生.

在13型雷达基础上,设计师将原先纵置的两根天线横置.使其水平扫描,获得了不错的低空探测能力.经过测试以后,设计师发现只保留其中一根天线,雷达的表现同样令人满意.因此,14型雷达的大部分型号都只有一根条形天线.对于飞行在20米高度轰炸机大小的目标,14型雷达的发现距离为32公里,300米高度目标的发现距离为90公里,目标高度达到2000米时,在144公里距离就能够发现.

由于14型雷达的天线更加轻便,它可以灵活地选择固定式或安装在越野卡车上.以上3种雷达有效地补充了链向雷达网的低空探测能力.在科学家,工程技术人员和军方的不懈努力下,由链向雷达站.低空链向雷达站和超低空链向站组成的链向雷达网终于在43年底完全建成,总共包括50个雷达站,其中21个分布在英伦岛屿最关键的东海岸.

但是,链向雷达网本身只能提供早期预警的功能,还需要有一套系统能够引导防空力量,尤其是战斗机群对来袭的空中目标进行有效拦截.而英,德开战之初,链向雷达网提供的目标信息精度在5英里左右.这样的精度只在能见度较好的白天有效,到了夜晚和恶劣气象条件,飞行员根本无法靠肉眼发现这一精度上的目标.要解决这一问题,开发机载截击雷达当然是一个方向,但限于当时的工程技术能力,这条道路还显得有些漫长.与此同时,使用低空链向雷达站引导战斗机进行拦截的试验取得了成功.但是,由于低空链向雷达站的天线无法进行机械旋转扫描,也没有平面位置显示器(PPI),最好的方式就是天线始终对着目标方向,让截击机沿着这个方向飞行.而雷达的操作手当然不希望这样做,因为雷达在引导截击机进行拦截的同时,也丧失了搜索其它目标的能力.但无论如何,试验的成功已经为专用地面引导截击(GCI)雷达勾勒出雏形.

链向雷达网提供的早期预警在40年夏到来的不列颠空战发挥了一定的作用,使得纳粹德国空军未能在英伦三岛逞凶.但是,英国人料定纳粹德军会加强夜间轰炸的力度,因此加快了GCI雷达的研制脚步,他们通过改进低空链向雷达,赋予其探测目标飞行高度的能力,并与刚刚问世的PPI显示器整合在一起.在10次拦截实验中,其成功率达到惊人的90%..英国电信科学研究院和皇家航空研究院立即根据这个试验模型赶制了6台GCI雷达,并命名为7型雷达.首台7型雷达于41年元旦投入使用,其余5台也在1月底相继服役.

7型雷达与2型雷达一样工作在米波波段,初期型号为机动型的,后来演变成为可运输型和固定型两种.固定型包括雷达井,作战室和一组雷达天线.为了实现连续跟踪,7型雷达的天线阵列采用了32个中心馈电的全波偶极子,分为4个模块,每个模块8个偶极子.模块与模块之间可以产生不同的组合.如发射时,每个模块上方的4个偶极子和下方的4个偶极子会在操作手的控制下同相或反相组合,这样获得的叠加波束能够提供适当的补盲.接收时,每个模块上的偶极子可以以不同的方式组合,形成不同仰角的波束进行测高.另外,7型雷达的大型天线阵列能够在每分钟1圈至8圈的转速范围内旋转,得以覆盖360度全方位.


谈谈二战各个时期英德的各类防空雷达.(英国篇)


之前提到的11型雷达也是一种GCI雷达.为避免受到敌方干扰,其工作频段与德国的雷达设备相同,都是500--600兆赫兹.该雷达的垂直覆盖有很大的盲区,需要在雷达车展开的位置填土垫高才能有所弥补,其对轰炸机大小目标的发现距离在96公里左右.

随着GCI雷达站的建立,以及整套指挥,引导,控制和截击技术的发展成熟,皇家空军将纳粹空军轰炸的战损率从40年12月的0.5%提高到41年5月的7%.如果不是受限于经常出现的人手不足情况,其战果还能进一步提高.总体而言,二战时期的英国防空雷达网对纳粹德国发动的空战和轰炸行动起到了一定的遏制作用,并迫使其投入大量精力开发FZG-76/V1巡航导弹和A-4/V-2弹道导弹等新型武器.另一方面,由于早期雷达技术水平低下,其搜索范围十分有限,定位和处理速度也很慢.有时,通过无线电技术截获的德军情报往往能够提供准确的敌人动向,包括来袭飞机数量,部队番号,来袭路线和目标等,并有两小时以上的预警时间.而链向雷达网只能提供20分钟的预警时间.但是,随着GCI雷达及其配套设施的成熟,地面雷达引导战斗机截击的战法逐渐成为一种有效的防空作战手段,并且不断发展,一直沿用至今.英国皇家空军在此领域的早期摸索和实践有着非常重要的历史意义.



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