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引弓射天狼,神风终结者——“博士的鞋盒”,MK-14陀螺瞄准具

由 太史忆秋 发布于 综合

自古以来,神枪手、神箭手都是军队的宝贵财富,受到大家热烈追捧。想想被一名狙击手瞄准的恐怖感觉,就让人不寒而栗,所以如何打得远、打得准是战争永恒的追求和目标。

二战时期,随着科技进步各种武器观瞄系统都得到长足发展。不论是从天上向地面扔炸弹的“诺顿”瞄准具,还是飞机间狗斗的K-14瞄准具,或是水面舰艇防空的MK-37、MK-51指挥仪、MK-14陀螺瞄准具等都层出不穷。

▲名噪一时的“诺顿”轰炸瞄准具

▲P-51D野马上的K-14自动陀螺瞄准具

当时的飞机速度越来越快,机动性大幅提高,传统目视瞄准和火控计算方式已无法满足防空需要,急需更先进的自动设备代替人工来计算射击提前量。再加上太平洋战争后期,穷途末路的日本不惜发动神风特攻,用自杀飞机去撞击舰艇,给美军带来巨大损失。如何阻止这些疯狂的家伙,成了考验海军防空的一大难题。

好在盟军也能人辈出,各科学家和工程师用奇思妙想开发了各种瞄准设备。如美国麻省理工学院的查尔斯·斯塔克·德雷珀博士,就于1942年末贡献了至关重要的MK-14陀螺感测自动提前角瞄准具。

▲查尔斯·斯塔克·德雷珀博士

它装备在 “博福斯”40毫米和 “厄利孔”20毫米小口径高炮上,与127毫米高炮一起组成战胜日军飞机的强大屏障。

▲MK-14自动陀螺瞄准具

当时美军舰艇防空圈有远、中、近三层。最外层是双联装MK-12型127毫米高平两用炮,由MK-37指挥仪提供火控参数并控制炮座联动,用于远距离驱散敌机。

中近程由“博福斯”40毫米高炮负责,可将敌机分割击毁,是防空体系的中坚。等到近程防空圈时,所剩敌机已寥寥无几,就由著名的“厄利孔”20毫米速射炮接手,对漏网之鱼进行集火打击。

在层层递进火力下,日军精英飞行员也要用尽千方百计也能接近美军舰艇撞击,更另说末期只训练7天就走上战场的年轻菜鸟了。所以除开始阶段损失较大外,后期神风飞机给美军舰艇造成的损失已越来越小。

▲1945年,一架撞向密苏里号战列舰的神风战机

在这之中“博福斯”和“厄利孔”高炮当然居功到伟,绝大多数神风飞机是被它们击落的。据美军《二战防空作战纪要》记载,两种中小口径高炮共击落日军飞机1360架,占总击坠数的60%。其中“博福斯”高炮尤为出色,占比50%;“厄利孔”高炮占比27%。

▲“厄利孔”上的ML-14,左上箭头

究其原因,是这两种高炮上都装备了MK-14陀螺瞄准具。“博福斯”高炮上的MK-14瞄准具与MK-51指挥仪合成一体,可指挥炮群射击。而“厄利孔”高炮体型较小,没有指挥仪,只能完全靠人工用MK-14瞄准具射击。

▲博福斯高炮MK-51指挥仪上方的MK-14

不过MK-14瞄准具只是德雷珀博士的小发明,也没有像卡尔·诺顿那样凭瞄准具声名鹊起。因为人家有更大的成就,20世纪60年代“阿波罗登月计划”时,登月舱和指挥舱中的导航计算机就是他主持研制的,所以被称为“惯性导航之父”。

以其名字命名的“德雷珀奖”被认为是工程界的“诺贝尔奖”,麻省理工学院仪器实验室也在1973年改名为“德雷珀实验室”。

MK-14陀螺瞄准具个头不大,模样方方正正,江湖人称“博士的鞋盒”。其奇妙之处在于有水平、垂直2个陀螺仪,可以对目标建立稳定的旋回和俯仰跟踪,自动计算出提前角,从而大大简化了射击操作,提高了反应速度。

▲MK-14的结构原理图

射手只需用瞄准窗内的圆形光环套住敌机,炮口就能自动指向飞机航线前方的预定交汇点,再也不用凭人工经验前置了。

▲直接用光环套,不用再设提前量了

在此之前,20毫米防空炮上都是普通的环形瞄准具。我们知道,如果在地面弯弓射鸟,我们都会给一个提前量。将箭头指向飞鸟前方,使箭矢与飞鸟正好在空中某一点会合。

▲普通环形瞄准具

而飞机在三维空间中运动,比弯弓射雕难度更大。因为鸟儿速度慢,通常短时间内平稳飞行,而进攻中的飞机却会大幅机动,在水平和垂直方向上剧烈变化。

使用环形瞄准具时,射手要凭经验用外圈圆环瞄准敌机,才能掌握好提前量。对经验要求非常高,没有长期大量训练是无法做到的。

就算有经验,随着飞机速度越来越快,机动性越来越强,人的反应速度也已经跟不上运动变化,需要用更快、更准确的自动机器来处理。

MK-14瞄准具内部的2个陀螺仪一个负责水平旋回,一个负责垂直俯仰,转轴上分别连着2个反射镜片。

陀螺仪有定轴性,有保持指向稳定的特点。当它高速转越来时,不论炮口如何运动,陀螺仪自转轴都会指向原来的方向。轴上的镜片也会跟着转动,测量镜片夹角就得到射击提前角。

光有数据不行,还要将它简单的表达出来。瞄准具下部有一个灯泡,灯光通过一个圆环分划板,将光环依次投射到2个反射镜片上,再投射到瞄准窗口内形成瞄准光环。

瞄准光环的运动方向与炮口指向相反,炮口向左移动时,光环就向右移动;炮口向上移动时,光环就向下移动,反之亦然。

射手用光环套住飞机,实际炮口指向与瞄准线就有一个夹角,炮弹会飞到飞机前方等着击落它。

▲炮口与光环的关系

陀螺仪不用电,而是由舰上的高压气体驱动的。这样不仅启动速度快,还避免了电压不稳带来的灵敏度干扰。为了建立稳定跟踪,陀螺仪使用前需预热30分钟,以便光环移动的更平滑灵敏。

如果情况紧急,那预热10分钟也可以用,但准确性会大大降低。且炮口每次移动时不能超过2分钟,否则圆形光环会迟滞不动,跟不上炮口的移动速度。

陀螺仪内还有液体阻尼器,使其保持平稳。这种液体需要维持适当温度,所以若温度太低还需对液体加温。

MK-14瞄准具原理不复杂,使用更简单。普通士兵经过短时间训练就能很好掌握——只要不剧烈摆动炮口平滑移动,给装备1~2秒钟时间就能建立稳定跟踪,将目标牢牢锁住。

▲炮口不要乱甩,要平滑移动

有了MK-14瞄准具的神助攻,20毫米和40毫米防空炮准确度大幅提升。据美国海军统计,装备Mk-14的“厄利孔”高炮效率提升了50%。

“厄利孔”高炮是单人推动操作,反应速度比电力驱动的高炮快很多,所以“博福斯”高炮的MK-51指挥仪也是由人工推动操作的。MK-14瞄准具在指挥仪顶部,为获得更好效果还增加了一名测距手,负责调整观瞄范围,观察环境、辅助射手等。

▲左下是指挥仪瞄准手,左二是测距手

单人版“厄利孔”高炮就没这种待遇了,测距射击全要射手自己完成。想精密不可能,只有一个简单标准:就像我们通过汽车后视镜中镜像大小判断后车距离一样,射手也利用不同飞机在瞄准光环内的大小来判断距离。

约3000米距离上,如零式、BF-109这样的战斗机在光环内约占1/4大小;更大点的俯冲、鱼雷轰炸机占1/3大小;再大型的轰炸机就占圆环的1/2了。

▲3000米距离上不同战机的大小比例

美军舰队用MK-14瞄准具、各种指挥仪和中后期的VT引信,建立起强悍的多层防空体系,在与日军飞机的决战中占了很大优势。

而日军防空体系的漏洞就太多了,只有远程127毫米高炮和近程96式25毫米高炮,缺少至关重要的中程防空,使美军轰炸机一突破远程防空网就能大肆屠杀了。

▲日本糟糕的96式高炮,落后的瞄准

总之,MK-14陀螺瞄准具以其优异的表现改变了二战太平洋战场的天空,加速了日本法西斯灭亡。

战后飞机性能愈发先进,舰队防空任务也更加艰巨。模拟计算机已跟不上形势淘汰了,先进的电子计算机全面接管,发展成今天的区域防空体系,不但能打飞机、反导弹,甚至还能反卫星。MK-14的后辈们不断提高技术,将变得更快、更强、更准。

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