自古以來,神槍手、神箭手都是軍隊的寶貴財富,受到大家熱烈追捧。想想被一名狙擊手瞄準的恐怖感覺,就讓人不寒而慄,所以如何打得遠、打得準是戰爭永恆的追求和目標。
二戰時期,隨着科技進步各種武器觀瞄系統都得到長足發展。不論是從天上向地面扔炸彈的“諾頓”瞄準具,還是飛機間狗斗的K-14瞄準具,或是水面艦艇防空的MK-37、MK-51指揮儀、MK-14陀螺瞄準具等都層出不窮。
▲名噪一時的“諾頓”轟炸瞄準具
▲P-51D野馬上的K-14自動陀螺瞄準具
當時的飛機速度越來越快,機動性大幅提高,傳統目視瞄準和火控計算方式已無法滿足防空需要,急需更先進的自動設備代替人工來計算射擊提前量。再加上太平洋戰爭後期,窮途末路的日本不惜發動神風特攻,用自殺飛機去撞擊艦艇,給美軍帶來巨大損失。如何阻止這些瘋狂的傢伙,成了考驗海軍防空的一大難題。
好在盟軍也能人輩出,各科學家和工程師用奇思妙想開發了各種瞄準設備。如美國麻省理工學院的查爾斯·斯塔克·德雷珀博士,就於1942年末貢獻了至關重要的MK-14陀螺感測自動提前角瞄準具。
▲查爾斯·斯塔克·德雷珀博士
它裝備在 “博福斯”40毫米和 “厄利孔”20毫米小口徑高炮上,與127毫米高炮一起組成戰勝日軍飛機的強大屏障。
▲MK-14自動陀螺瞄準具
當時美軍艦艇防空圈有遠、中、近三層。最外層是雙聯裝MK-12型127毫米高平兩用炮,由MK-37指揮儀提供火控參數並控制炮座聯動,用於遠距離驅散敵機。
中近程由“博福斯”40毫米高炮負責,可將敵機分割擊毀,是防空體系的中堅。等到近程防空圈時,所剩敵機已寥寥無幾,就由著名的“厄利孔”20毫米速射炮接手,對漏網之魚進行集火打擊。
在層層遞進火力下,日軍精英飛行員也要用盡千方百計也能接近美軍艦艇撞擊,更另説末期只訓練7天就走上戰場的年輕菜鳥了。所以除開始階段損失較大外,後期神風飛機給美軍艦艇造成的損失已越來越小。
▲1945年,一架撞向密蘇里號戰列艦的神風戰機
在這之中“博福斯”和“厄利孔”高炮當然居功到偉,絕大多數神風飛機是被它們擊落的。據美軍《二戰防空作戰紀要》記載,兩種中小口徑高炮共擊落日軍飛機1360架,佔總擊墜數的60%。其中“博福斯”高炮尤為出色,佔比50%;“厄利孔”高炮佔比27%。
▲“厄利孔”上的ML-14,左上箭頭
究其原因,是這兩種高炮上都裝備了MK-14陀螺瞄準具。“博福斯”高炮上的MK-14瞄準具與MK-51指揮儀合成一體,可指揮炮羣射擊。而“厄利孔”高炮體型較小,沒有指揮儀,只能完全靠人工用MK-14瞄準具射擊。
▲博福斯高炮MK-51指揮儀上方的MK-14
不過MK-14瞄準具只是德雷珀博士的小發明,也沒有像卡爾·諾頓那樣憑瞄準具聲名鵲起。因為人家有更大的成就,20世紀60年代“阿波羅登月計劃”時,登月艙和指揮艙中的導航計算機就是他主持研製的,所以被稱為“慣性導航之父”。
以其名字命名的“德雷珀獎”被認為是工程界的“諾貝爾獎”,麻省理工學院儀器實驗室也在1973年改名為“德雷珀實驗室”。
MK-14陀螺瞄準具個頭不大,模樣方方正正,江湖人稱“博士的鞋盒”。其奇妙之處在於有水平、垂直2個陀螺儀,可以對目標建立穩定的旋迴和俯仰跟蹤,自動計算出提前角,從而大大簡化了射擊操作,提高了反應速度。
▲MK-14的結構原理圖
射手只需用瞄準窗內的圓形光環套住敵機,炮口就能自動指向飛機航線前方的預定交匯點,再也不用憑人工經驗前置了。
▲直接用光環套,不用再設提前量了
在此之前,20毫米防空炮上都是普通的環形瞄準具。我們知道,如果在地面彎弓射鳥,我們都會給一個提前量。將箭頭指向飛鳥前方,使箭矢與飛鳥正好在空中某一點會合。
▲普通環形瞄準具
而飛機在三維空間中運動,比彎弓射鵰難度更大。因為鳥兒速度慢,通常短時間內平穩飛行,而進攻中的飛機卻會大幅機動,在水平和垂直方向上劇烈變化。
使用環形瞄準具時,射手要憑經驗用外圈圓環瞄準敵機,才能掌握好提前量。對經驗要求非常高,沒有長期大量訓練是無法做到的。
就算有經驗,隨着飛機速度越來越快,機動性越來越強,人的反應速度也已經跟不上運動變化,需要用更快、更準確的自動機器來處理。
MK-14瞄準具內部的2個陀螺儀一個負責水平旋迴,一個負責垂直俯仰,轉軸上分別連着2個反射鏡片。
陀螺儀有定軸性,有保持指向穩定的特點。當它高速轉越來時,不論炮口如何運動,陀螺儀自轉軸都會指向原來的方向。軸上的鏡片也會跟着轉動,測量鏡片夾角就得到射擊提前角。
光有數據不行,還要將它簡單的表達出來。瞄準具下部有一個燈泡,燈光通過一個圓環分劃板,將光環依次投射到2個反射鏡片上,再投射到瞄準窗口內形成瞄準光環。
瞄準光環的運動方向與炮口指向相反,炮口向左移動時,光環就向右移動;炮口向上移動時,光環就向下移動,反之亦然。
射手用光環套住飛機,實際炮口指向與瞄準線就有一個夾角,炮彈會飛到飛機前方等着擊落它。
▲炮口與光環的關係
陀螺儀不用電,而是由艦上的高壓氣體驅動的。這樣不僅啓動速度快,還避免了電壓不穩帶來的靈敏度干擾。為了建立穩定跟蹤,陀螺儀使用前需預熱30分鐘,以便光環移動的更平滑靈敏。
如果情況緊急,那預熱10分鐘也可以用,但準確性會大大降低。且炮口每次移動時不能超過2分鐘,否則圓形光環會遲滯不動,跟不上炮口的移動速度。
陀螺儀內還有液體阻尼器,使其保持平穩。這種液體需要維持適當温度,所以若温度太低還需對液體加温。
MK-14瞄準具原理不復雜,使用更簡單。普通士兵經過短時間訓練就能很好掌握——只要不劇烈擺動炮口平滑移動,給裝備1~2秒鐘時間就能建立穩定跟蹤,將目標牢牢鎖住。
▲炮口不要亂甩,要平滑移動
有了MK-14瞄準具的神助攻,20毫米和40毫米防空炮準確度大幅提升。據美國海軍統計,裝備Mk-14的“厄利孔”高炮效率提升了50%。
“厄利孔”高炮是單人推動操作,反應速度比電力驅動的高炮快很多,所以“博福斯”高炮的MK-51指揮儀也是由人工推動操作的。MK-14瞄準具在指揮儀頂部,為獲得更好效果還增加了一名測距手,負責調整觀瞄範圍,觀察環境、輔助射手等。
▲左下是指揮儀瞄準手,左二是測距手
單人版“厄利孔”高炮就沒這種待遇了,測距射擊全要射手自己完成。想精密不可能,只有一個簡單標準:就像我們通過汽車後視鏡中鏡像大小判斷後車距離一樣,射手也利用不同飛機在瞄準光環內的大小來判斷距離。
約3000米距離上,如零式、BF-109這樣的戰鬥機在光環內約佔1/4大小;更大點的俯衝、魚雷轟炸機佔1/3大小;再大型的轟炸機就佔圓環的1/2了。
▲3000米距離上不同戰機的大小比例
美軍艦隊用MK-14瞄準具、各種指揮儀和中後期的VT引信,建立起強悍的多層防空體系,在與日軍飛機的決戰中佔了很大優勢。
而日軍防空體系的漏洞就太多了,只有遠程127毫米高炮和近程96式25毫米高炮,缺少至關重要的中程防空,使美軍轟炸機一突破遠程防空網就能大肆屠殺了。
▲日本糟糕的96式高炮,落後的瞄準
總之,MK-14陀螺瞄準具以其優異的表現改變了二戰太平洋戰場的天空,加速了日本法西斯滅亡。
戰後飛機性能愈發先進,艦隊防空任務也更加艱鉅。模擬計算機已跟不上形勢淘汰了,先進的電子計算機全面接管,發展成今天的區域防空體系,不但能打飛機、反導彈,甚至還能反衞星。MK-14的後輩們不斷提高技術,將變得更快、更強、更準。
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