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[战史档案] 美国海军《二战防空作战纪要》:第 4 章及全本原文下载

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发表于 2012-3-24 21:53:30 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 mathewwu 于 2015-5-13 14:54 编辑

1945.10.8,美国海军发布了一份由参谋长库克中将署名的内参密件,题为“二战防空作战纪要 Antiaircraft Action Summary • World War II “,全篇共七章,分述战史、战术、装备、武器发展、冲绳经验、航母作战及未来趋势。在下翻译了第四章如后,其余各章承RRS君支持翻译,分别发表于本坛: http://www.zhanliejian.com/thread-5377-1-1.htmlhttp://www.zhanliejian.com/thread-5378-1-1.html 。另全本原文可在此下载:http://www.zhanliejian.com/thread-1575-1-1.html


第四章 防空武器的发展

开战时我军舰队的防空火力及火控是相当微弱的,因为自一战以来飞机的速度、航程与打击力已经成长了一倍,而防空武器却没有跟上脚步。

珍珠港事变期间主要的舰载防空武器是: 5"(127mm )/25 及 5"/38 高平炮,3"(76mm)/23及3"/50高平炮,以及.50" (12.7mm)和 .30" (7.62mm)机枪。5"炮由Mk19, Mk33, Mk37指挥仪搭配Mk1弹道计算机主控对空及对海射击,3"炮则没有配备指挥仪。

虽然.50机枪的确在珍珠港击落了为数最多的敌机,但短射程及轻打击力早被认为是过时的防空武器。

开战时第一批量产单管20mm机关炮正在配发,当时它只有靠同心圆准星或弹尾弋光来作瞄准。而作为应急的.30机枪很快的就撤下以让出空间来给更有效的武器。

开战一年之后的42年底,我军已做出下列改进:
1.雷达开始为5"炮提供指挥及测距。
2.5"/38 炮逐渐换下5"/25炮。
3.VT近炸引信开始量产给5"炮弹。
4.40mm机关炮已在许多战舰上取代1.1"/75机关炮。
5.Mk14自动提前角瞄准具开始配发到20mm机关炮上。
6.20mm机关炮几乎全面取代.50"和.30"机枪。
7.Mk49及Mk51防空指挥仪被用来主控40mm机关炮。
8.增加战舰防空武器的数量。
9.武装所有商船及辅助舰艇的防空能力。

战争头一年最重要的防空进展是5"炮的VT近炸引信,它消除了空炸引信定时上的误差,受到全军热诚的接纳。据信CL50海伦纳号是第一艘成功使用这种弹药的战舰,1943.1.5她在瓜达康纳尔外海用装有Mk32近炸引信的5"炮弹击落一架俯冲轰炸机。

另一个重要的进展是Mk14自动提前角瞄准具,头一年就采购了约90,000具。Mk14瞄准具使用两具气动陀螺来计算上下左右四向的提前角,并提供扰动式的瞄准线。1942年Mk14瞄准具开始配发在20mm机关炮上。

[译注:尽管多数人的注意力都集中在前面的VT近炸引信上,但靠Mk14来瞄准的40mm及20mm却打下近总数60%的敌机,约是VT的4倍。当然近距离比远距离好打,向往VT之余也请不忘陀螺瞄准具。请参考末尾附表。]


指挥仪的发展

与Mk14瞄准具紧密结合的是Mk51指挥仪的发展,用以控制40mm及1.1"机关炮。众所周知,如果把瞄准具从炮位移出,放到不受爆风、火烟与振动影响的阵位上,将可明显改进火控结果。Mk51这种单人手操指挥仪,在采用Mk14瞄准具之后很快便开发成功,随即加入作战。前后共有13,000座Mk51被生产出来,据统计,由这种指挥仪所控制的火炮所击落的敌机总数,比其他舰载防空火控系统的击落数量都要多。

下一个有急迫需要的,是为护航驱逐舰及辅助舰艇上的5"及 3"炮,开发一种中等射程的轻量化指挥仪。由于制造与保养上的困难,最初为这种目的设计的Mk50火炮指挥仪并不成功。于是修改弹道参数后的Mk14瞄准具便作为应急部件上马,结果产生了适合此一目的Mk51Mod2指挥仪。

但是这个结合设计并不理想,因为有效目视瞄准距离只有4200码,相对5"/38炮弹丸飞行时间只有5秒钟。为克服这个问题又接着发展Mk15瞄准具,使用放大5.8倍望远镜以及5"炮的弹道(使得控制距离达到7500码及13秒飞行时间),装在Mk51Mod3指挥仪上,并由Mk4风力传感计提供风偏。

再下一步发展的方向便是Mk52指挥仪,实际上就是Mk51Mod3配备Mk26测距雷达。从1943年底开始共有约500座Mk52配发到我军舰队。

虽然配备了雷达的Mk33及Mk37指挥仪已具有非目视射击(即所谓盲射)的控制能力,但因敌机加重了夜间空袭,所以仍需为机关炮及重高炮开发轻量化的盲射指挥仪。

1945年初,两种以用人手推动的轻量化的,具有完全盲射能力的指挥仪几乎同时现身在舰队,它们是Mk57及Mk63。Mk57是一种中等射程人手推动系统,采用光学目射或雷达盲射,并可选择控制5"/38高平炮或40mm机关炮。Mk63系统具有相同性质,比 Mk51及Mk52有很大的改良,设计用来控制40mm炮台组。

战争结束时Mk56指挥仪系统已到达设计完成阶段,这是一种可以控制5"炮及重机炮炮台组射击距离12,000码的长程指挥仪,具有全自动雷达追踪及快速解算能力,可以对付时速600海里的目标。


近炸引信

近炸引信是战时最重要的防空武器发展。这种引信带有一具自备电源的微型无线电收发器,1940年8月由海军倡议,交给国科会下的防研委开发。

1942年9月海军将近炸引信付诸量产,12月拨交舰队使用,1943.1.5就由海伦纳号巡洋舰击落了第一架日本飞机。

这种引信克服了定时引信与碰炸引信的缺点,定时引信一来受限于火控计算的精准问题,二来受限于定时的操作问题,再来引信本身的机械也有变异问题。而碰炸引信用在防空上也有很大问题,那就是必须丝毫不差的直接撞击到飞机才会爆炸,如果火控稍有不准就会完全错过目标。

以下举40mm碰炸引信弹头与5"近炸引信弹头的致命半径为例说明。一架双引擎轰炸机以正面迎向40mm的炮口,其致命半径约为90平方英尺,但同样姿态下这架飞机面对装有Mk53近炸引信的5"弹头,其致命半径将高达3,900平方英尺,这个数字还只是假设近炸引信发挥65%的性能。

战后对德军武器发展的调查指出,近炸引信原理其实已不是秘密,只是敌方没有生产能力,引信的运用方法也早先也已揭露。简单的说,这个引信内藏有一具连续波高频发射器,当发射电波折返与发射脉冲会互动出多普勒涟波。这个涟波经过适当放大以激发一具作为电子开关的闸流管,线路开通后释放出储存在电容内的电力启动小雷管,继而启动标准雷管引爆弹头内的炸药。这整个过程其实只是一瞬间的事。

因为近炸引信早期型的干电池会漏电,所以Mk32Mod30改用湿电池。其后的第一个改进型是Mk32Mod40,设计来对付低空飞机。这一型的平均作用半径是60英尺,不会因贴近海面而发生早炸。1944年的Mk40型承继前者的AVC自动感度控制功能来提高敏感度,平均作用半径是70英尺。

5"弹头近炸引信的最后一次改进型是Mk53,它的感度更高,作用半径达到100英尺,而且把解除保险距离拉到出膛500码。此型引信同时改进了破片效果。

近炸引信同时也开发给3"及6"炮弹使用。3"炮弹的Mk45引信与Mk32相当,后来替换为Mk58,作用半径75英尺,保险距离600码。为6"炮弹开发的是Mk47,作用半径100英尺,保险距离800码。为5"/54炮开发的是Mk59。

战争结束时一种自毁性能又加进近炸引信之内,此一性能可使火炮在一定距离内指向友舰位置发射,而较无安全上的顾虑。装有这种引信的炮弹会在8,000码上自动爆炸,其保险距离可低至400码。
据作战分析指出,在摧毁敌机的效果上,近炸引信约是定时引信的三倍。


武器装备
   
战争期间防空武器的趋势是火炮越来越重,初速越来越高,射程越来越远,爆炸力越来越强,以及射速越来越快。同时间海军的政策是在空间、重量与员额许可的范围内尽可能安装更多的防空火炮。珍珠港事变后,换炮的速度加快,单管20mm机炮换下.30及.50机枪,联装及四联40mm机炮也换下联装及四联1.1"/75 机炮。重高炮方面少数仅存的3"/23被3"/50取代,而5"/25则尽可能换成联装5"/38。

战争结束前驱逐舰的换炮还在进行。DD692级和DD445级的一座鱼雷管被撤下,代之以一座四联40mm机炮,其他船型级的驱逐舰则撤光所有鱼雷管以增加更多的40mm机炮台组。另一个政策是尽可能以40mm取代20mm机炮,如果不成就以联装20mm取代单管20mm。

战争结束时我军已着手开发一种单管射速可望达到每分180发的联装3"/70机关炮,还有四联装的20mm机炮炮座,以及对付近距离目标的5"旋稳防空火箭弹发射器。我军战后应发展具有极高初速,且比现有弹头具有更高摧毁力的远程防空火力。

迄至日本投降日为止,我军战斗舰艇上的防空武器以舰种来区分大致如下:
BB战列舰 -- (165 总管数) -- 10座5"/38联装; 20座40-mm四联装; 49门20-mm; 8座20-mm联装.
CA 重巡 -- (83 总管数) -- 6座5"/38联装; 12座40-mm四联装; 23门20-mm.
CL 轻巡 -- (50 总管数) -- 6座5"/38联装; 4座40-mm四联装; 6座40-mm联装; 10门20-mm.
CB 大巡 -- (102 总管数) --6座5"/38联装; 14座40-mm四联装; 34门20-mm.
CV 航母 -- (136 总管数) --4座5"/38联装; 4门5"/38; 17座40-mm四联装; 56门20-mm.
CVL轻航母-- (40 总管数) --2座40-mm四联装; 9座40-mm联装; 8座20-mm联装.
CVE护航母-- (37 总管数) --1门5"/38; 8座40-mm联装; 20门20-mm.
CVB大航母-- (158 总管数) --18门5"/54; 21座40-mm四联装; 28座20-mm联装.
DD驱逐舰 -- (42 总管数) --3座5"/38联装; 3座40-mm四联装; 2座40-mm联装; 10座20-mm联装.


附表:二战我军防空总击落数(转自本篇第一章)
火炮        总耗弹数        总击落数         占比例       平均耗弹
5" 通常        223,770        342.0        (15%)        654
5" VT        117,915        346.5        (15%)        340
3"/50        29,614        87.5        (4%)        338
40 mm        1,271,844        742.5        (33%)        1,713
1".1机炮        85,996        44.5        (2%)        1,932
20 mm.        3,264,956        617.5        (28%)        5,287
.50机枪        729,836        65.5        (3%)        11,143
.30机枪        112,506        4.0                 28,127

[译注]5"通常弹使用定时及碰炸引信。5" VT弹为通常弹使用VT引信。3"/50为老式单管而战后的双76,据称终战前已有VT配发到3”/50炮,但不曾有战绩报告。40mm,1.1“,20mm都使用碰炸引信。40mm与1.1“炮弹弹尾弋光药有到达5千码射程点燃爆药自毁炮弹的机制,以免伤及友

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 楼主| 发表于 2012-3-24 22:00:20 | 显示全部楼层
本帖最后由 mathewwu 于 2012-3-24 23:33 编辑

附录:Mk14陀螺感测自动提前角瞄准具  及  VT近炸引信  补图文。


终二战之世这种原始的同心圆准星就是多数参战国轻防空武器的瞄准具。


由麻省理工教授Draper博士团队开发的自动提前角瞄准具只有一个鞋盒大小,可以装在像20mm这种轻防空炮上,昵称“博士的鞋盒“。


Mk14瞄准具结构图。作为核心的陀螺仪采用压缩空气动力,启动迅速且转速稳定,不受断电及电压不稳的影响。


上为Mk14瞄准具本体,下为装上Mk14的厄立孔20mm机炮。


上为Mk51防空指挥仪,可以主控多座及多种口径具RPC遥控操炮能力的防空炮台。单人手操目视靠Mk14辅助测算提前量瞄准,好比操作一具没有炮管的20mm。注意在Mk14瞄准具左上还有一具同心圆瞄准具作为后备。下方是最大主控射程对应表。


典型的VT近炸引信结构图。


二战期间可配用VT近炸引信的盟军炮弹。



至于主控5"炮的远程防空火控系统请参考下帖1-2楼及8楼。
http://www.zhanliejian.com/thread-1621-1-1.html

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发表于 2012-3-24 23:49:40 | 显示全部楼层
请教一下,Mk14自动提前角瞄准具的工作原理如何?如此才能在短时间内侧算出提前角?
「置酒上方,烽火未熄,望风樯战舰,在烟霭间,慨然尽醉。」

少校

八年服役纪念章旗手

发表于 2012-3-25 16:58:09 | 显示全部楼层
这个必须顶
请问一下,其中这句话“战争结束时Mk56指挥仪系统已到达设计完成阶段,这是一种可以控制5"炮及重机炮炮台组射击距离12,000码的长程指挥仪,具有全自动雷达追踪及快速解算能力,可以对付时速600海里的目标。”

中提到了快速结算能力。这种结算是不是涉及到机械计算机?还有雷达跟踪,是如何做到的?需要人干涉吗?


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 楼主| 发表于 2012-3-26 16:35:53 | 显示全部楼层
本帖最后由 mathewwu 于 2012-3-28 13:37 编辑
L'Soleil 发表于 2012-3-24 23:49
请教一下,Mk14自动提前角瞄准具的工作原理如何?如此才能在短时间内侧算出提前角? ...


请参考此帖:http://www.zhanliejian.com/thread-3076-1-1.html

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 楼主| 发表于 2012-3-26 17:24:46 | 显示全部楼层
yxwd5 发表于 2012-3-25 16:58
这个必须顶。
请问一下,其中这句话“战争结束时Mk56指挥仪系统已到达设计完成阶段,这是一种可以控 ...

Mk56指挥仪系统战后普遍装设于CL以上大舰,直到越战时期还在使用,操控3"/50,5"/38及6"/47舰炮对空及对近距离快速海面目标。由于手头没有操作手册,只能根据火控教范大致了解它主要以Mk34雷达获取及追踪目标,貌似不需人干涉,可全盲目射击,另有陀螺瞄准具作为后备。系统内有多具计算机,以设计制造的年份看来应是机械式的,但只作为对空射击解算用,据称只要2秒就可输出参数。至于系统对海射击时解算还是交由Mk37指挥仪系统内的Mk1A机械计算机处理。以下为系统示意图:

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少校

八年服役纪念章旗手

发表于 2012-3-26 19:44:50 | 显示全部楼层
太感谢了,也就是说这套系统可以自动控制全舰的某中口径炮进行攻击?直接从雷达到射击整个工程都是由系统自己完成?哪如何完成敌我识别以及选择特定目标进行射击呢?例如当对方战斗机和鱼雷机一起过来时,从中选取鱼雷机进行攻击?

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 楼主| 发表于 2012-3-26 22:04:41 | 显示全部楼层
本帖最后由 mathewwu 于 2012-3-26 22:15 编辑
yxwd5 发表于 2012-3-26 19:44
太感谢了,也就是说这套系统可以自动控制全舰的某中口径炮进行攻击?直接从雷达到射击整个工程都是由系统自 ...


显然你没看置顶的《图说美军舰炮射控程序》啊,敌情搜索敌我识别以及目标选定都不干火控组的事啊,那是战情组CIC干的活,为什么IFF敌我识别雷达天线经常与搜索雷达天线挂在一块?为什么搜索雷达控制台放在战情室而不是火控室?因为战情室才有全部的敌我战情资料及判别能力。如果敌机分数批从不同高度方向来袭,先经敌我识别后,战情室要先判别高空的可能是水平轰炸机,那要用5“炮以远程弹幕打散,中高空的可能是俯冲轰炸机,那要在列队进入俯冲后由5“炮用VT直击,中低空的可能是鱼雷机,先交由护航机队处理,有漏网之鱼才由40mm/20mm贴身防护。而且还得判别进袭方位,才分别通知2-4座5“炮指挥仪,2-4座3"炮指挥仪或者4-8座40mm指挥仪去各自主控责任射界之内的目标。除了40mm/20mm有可能自主选定目标之外,5"/3"等中远程中高空防空炮都还是要等到战情室分配目标指定大略方位距离高度之后(从搜索雷达获取资料)才会调度指挥仪标定目标同时还要指挥仪主官再次确认之后才能开火。至于你说的战斗机和鱼雷机一起过来时,如果速度与机动姿态完全一样,除非能用望远镜看清(不太容易),任凭哪一种二战雷达都分辨不出来。

又Mk56一次只能接战一个目标,控制室内的两套计算机是分别为两座火炮提供同一个目标的射击参数。网上任何说60年代以前的美军炮控系统可以接战多个目标的都是鬼扯,但一座指挥仪确实可同时主控一座以上的火炮。

少校

八年服役纪念章旗手

发表于 2012-3-27 10:14:13 | 显示全部楼层
mathewwu 发表于 2012-3-26 22:04
显然你没看置顶的《图说美军舰炮射控程序》啊,敌情搜索敌我识别以及目标选定都不干火控组的事啊, ...

--!我再去看

话说那个5寸防空火箭弹怎么样?

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 楼主| 发表于 2012-3-27 13:28:22 | 显示全部楼层
yxwd5 发表于 2012-3-27 10:14
--!我再去看

话说那个5寸防空火箭弹怎么样?

应该只是为空对面空对空的5英寸HVAR火箭设计一座面对空的发射器吧。不过看看其他参展国的例子,即使赶得上实战也会是悲剧。

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六年服役纪念章

发表于 2013-5-21 15:00:31 | 显示全部楼层
从统计数据来看,28mm高炮效率很高,为什么会这样?

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 楼主| 发表于 2013-5-21 15:17:49 | 显示全部楼层
史大白乎 发表于 2013-5-21 15:00
从统计数据来看,28mm高炮效率很高,为什么会这样?

1942年全年舰艇近防作战的主力,可是紧要关头却常卡弹,或炮座动不了,保养修护很成问题。所以光看打出去的效率是不差,还有许多打不出去的呢。

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六年服役纪念章

发表于 2013-5-21 15:33:40 | 显示全部楼层
mathewwu 发表于 2013-5-21 15:17
1942年全年舰艇近防作战的主力,可是紧要关头却常卡弹,或炮座动不了,保养修护很成问题。所以光看打出去 ...

怪不得后来全部被换掉了。

但是我觉得:换一种角度看这个问题,是否28mm左右的口径特别适合打二战的飞机?

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 楼主| 发表于 2013-5-22 01:15:45 | 显示全部楼层
史大白乎 发表于 2013-5-21 15:33
怪不得后来全部被换掉了。

但是我觉得:换一种角度看这个问题,是否28mm左右的口径特别适合打二战的飞机 ...

4管28mm是被4管40mm换下来的,前者有效射程是后者的3/4,弹丸重量是后者的1/2,连续射速后者还稍大,如果两者准头一样,你是炮手,看到敌机朝你扑过来,你是希望远一点就开火还是近一点?你是希望一炮就把敌机打烂,还是要两三炮?

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六年服役纪念章

发表于 2014-1-19 22:58:09 | 显示全部楼层
请问楼主:美国陆军高射炮部队的战绩如何?战舰上有一期采访日本航空兵,他说当遭到了美军高射炮抵抗后就会有一种安全感——因为一般来说运气不会差到又遭到高射炮射击又遭到战斗机截击。

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 楼主| 发表于 2014-1-21 00:07:43 | 显示全部楼层
patrik 发表于 2014-1-19 22:58
请问楼主:美国陆军高射炮部队的战绩如何?战舰上有一期采访日本航空兵,他说当遭到了美军高射炮抵抗后就会 ...

陆军的高炮表现乏善可陈,这不是武器系统不给力,而是机会不多。陆军高炮部队只有两支,一为本土的海岸防空,一为野战防空。前者没事可做,后者虽然在师级配置四联0.5英寸机枪和40mm波夫斯,以及在大军团配置90mm高炮,但各战场主要靠飞机制空,小炮一般过于分散,而笨重复杂90mm高炮系统在机动作战下作防空部署不易,反而拿来打坦克能发挥更大作用。太平洋地区的岛屿战运动困难,90炮连上岛打坦克的机会都很少,更别说大飞机了。而小炮在丛林地区射界有限,飞机一下就出了射界,日机当然不怕,不像舰上的小炮,从海面到天空全没遮掩任你打。90炮系统是不错的东西,但火控雷达也要到44-45年才陆续配发下去。

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六年服役纪念章

发表于 2014-1-21 02:14:12 | 显示全部楼层
mathewwu 发表于 2014-1-21 00:07
陆军的高炮表现乏善可陈,这不是武器系统不给力,而是机会不多。陆军高炮部队只有两支,一为本土的海岸防 ...

威客群岛和中途群岛上貌似三英寸和37毫米口径的高射炮都有。这些是海军陆战队的吗?

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 楼主| 发表于 2014-1-21 15:41:24 来自手机 | 显示全部楼层
patrik 发表于 2014-1-21 02:14
威客群岛和中途群岛上貌似三英寸和37毫米口径的高射炮都有。这些是海军陆战队的吗? ...

3寸高炮陆军也用, 是一战老货. 海陆有防卫营, 负责岸防及空防, 3寸既可打小船也可打飞机, 不过已老旧过时了. 37貌似是步兵炮.

下士

八年服役纪念章

发表于 2014-1-21 19:04:15 | 显示全部楼层
patrik 发表于 2014-1-21 02:14
威客群岛和中途群岛上貌似三英寸和37毫米口径的高射炮都有。这些是海军陆战队的吗? ...

威克岛的马晕没有37MM高炮,除了3吋高炮就是水冷式.50机枪。

列兵

发表于 2016-10-1 22:23:37 | 显示全部楼层
抱歉挖坟,请教下CV和CVB有什么区别,CVB有那些?我查wiki看中途岛好像有过CVB编号?

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