起了大早,赶了晚集——二战英国海军舰载防空系统极简介绍
本文还是收费长文来自北欧,改变历史的防空火网编织者——瑞典博福斯40mm/L60高炮的配套免费阅读内容,要看懂本文需要了解博福斯40mm/L60高炮的来龙去脉和更多背景知识,所以强烈建议读者阅读长文,毕竟那是主菜。
1920-1930年代间战时期,大英作为昔日海上霸主,对海军建设的重视程度毋庸置疑。此时航空兵已日益成为未来水面舰艇的威胁,这一点大英注意到了,也努力在提升舰艇防空能力,但因为当时飞机的性能差,谁也预料不到后来飞机的性能会飞速提升,所以大英海军的舰艇防空目标定得过低。而且因为大英要在本土、地中海、大西洋、太平洋多个海区作战,舰队实力高度分散,换装新设备进度缓慢,再加上间战时期经济危机带来的 *** ,种种原因加在一起,等二战爆发时,大英的舰艇防空火力系统还是过于落后了。
对英国海军整个舰艇防空火力系统做全面介绍远远超出了彩云的能力,所以这里只能简单介绍几个彩云知道的点:
防空指挥
在防空指挥上,英国是迈步较早的,在1930年代早期他们就意识到防空指挥要单列出来,不能让舰长和炮术长在百忙之中 *** ,所以在主力舰上设置了对空防御指挥官(Air Dfence Officer,ADO),他的战位在舰桥顶部的防空指挥所,职责是在对空瞭望哨帮助下综合研判空情,确定主要威胁方向,为高炮指挥仪指示目标,并确定用什么武器射击。由于主力舰上防空火炮数量多,还要对抗多方向来袭目标,所以主力舰上往往还有一名辅助ADO,可在后方舰桥的辅助指挥所里,指挥次要方向的对空防御。
二战时期英国海军舰艇防空作战的指挥链条,舰桥上方防空观察所内的对空防御指挥官ADO负责对空瞭望,将目标分配给下方的射击指挥仪,指挥仪通过雷达和光学器材测得目标坐标,传输给位于高炮下方的计算室,计算室内操作员将数据输入机电计算机,解算出射击诸元,发给高炮装定瞄准。
在雷达投入使用后,英国又在舰艇上新增了专门处理雷达目标的目标指示指挥官(Target Indication Officer,TIO),他是ADO在雷达操作方面的助手,基于对空搜索雷达的数据,向ADO提供目标信息。
英国海军ADO和TIO的设置,其实还是后来美国海军作战情报中心(Combat Information Center,CIC)的鼻祖,只是美国CIC的整合程度更高,把英国人分布在舰桥瞭望所、作战指挥室多个战位的岗位整合在了一起。
大口径高炮和HACS系统
在大口径防空炮和配套火控方面,英国人发力也挺早。在二战爆发前的间战时期,他们通过历次演习认为,大口径防空炮对巡航转入攻击航路的水平轰炸机和鱼雷轰炸机有很好的拦截效果,至少能大幅度打散其编队,干扰其投弹投雷,所以英国海军对大口径防空炮颇为重视(当然后来发现这是高估了大口径防空炮的拦截效率)。
在战争爆发前,英国人设计并装备了双联装4.5英寸(113mm)/45倍高炮,双联装5.25英寸(133mm)/50倍高平两用舰炮等,作为大型主力舰的专用防空炮,高平两用副炮或驱逐舰主炮。
“皇家方舟”号和“光辉”号航母安装的双联装4.5英寸/45倍大口径高炮
论火炮性能和弹道威力,英国这些大口径防空炮或高平两用炮都非常可观,但存在一些明显的缺陷:
首先是炮弹太重。比如4.5英寸高炮使用整装弹,单发弹重量达到87磅(39.5kg),虽然火炮有半自动装填机,但还需人力将炮弹搬到装弹机托盘上,87磅的弹药重量已经超出人力极限,后来不得不改为分装弹。5.25英寸高平两用炮虽然采用分装弹,但该炮为了兼顾反舰,打迫近雷击的驱逐舰,弹头重量也达到80磅(36.32kg),人力搬运还是超负荷。
其次是炮塔设计不合理,这又以5.25英寸高平两用炮最为突出。该炮因为要装在船舷副炮位置,空间限制大,导致炮塔过于紧凑拥挤,影响内部操作,而炮塔重量又太大,搭配偏弱的液压动力,导致炮塔回旋速度低,反应慢。在1941年Z舰队覆灭之战中,“威尔士亲王”号因为中雷,船体倾斜一度达到11.5°,多座双联装5.25英寸高平两用炮塔断电,手摇根本无法驱动那么重的炮塔,即便没有断电的炮塔也因为船体倾角大,液压动力带不动而停止工作,导致防空火力毁灭性削弱。
“乔治五世”战列舰侧舷的双联装5.25英寸/50倍高平两用副炮
相比之下美国海军的5英寸(127mm)/38倍高平两用炮是另一种考虑,它基本放弃平射打驱逐舰,主要考虑防空,较短的身管和较轻的炮座有更快的瞄准速度,分装弹的弹头和药筒重量都不超过55磅,这是比较合理的人力装填重量,所以对空射击时有更高的战斗射速,当然代价就是5英寸/38倍炮对海射击效能明显削弱,较轻的弹头对驱逐舰破坏效果也不够好。
此外,由于英国卷入战争更早,更仓促,海军舰队又分散在全球各地,所以战争爆发后还有不少舰艇在使用源自一战甲板炮的4英寸(102mm)/45倍 QF Mark V高炮,这种高炮性能已经严重落伍,但因为战争时期来不及换装,所以战时仍在使用,1941年Z舰队中的“反击”号战列巡洋舰就保留了6门。
源自一战平射甲板炮的4英寸(102mm)/45倍 QF Mark V高炮,该炮到二战时期已严重落伍。
与这些大口径高炮配套的火控是英国在1930年代早期设计的“高角度火控系统(High Angle Control System,HACS),该系统是以机电式计算机为核心的,专门处理大口径高炮对空射击指挥的舰载射击指挥仪,其基本用途与美国Mk.37射击指挥仪近似。
HACS Mk.III指挥仪,上面是测距雷达天线,下面是操作室,以及横亘操作室的大型光学测距仪。
HACS指挥仪操作室内的舰员在操作光学测距仪
但HACS系统设计较早,许多数据需要手动输入,又需要手动发到各炮位,炮位用对针方式瞄准,属半自动,人工干预带来的误差大。更致命的是HACS设计的时候没有想到俯冲轰炸机的威胁会如此快地增长,它假想的目标还是慢悠悠的水平轰炸机和鱼雷轰炸机,导致它无法计算有高度变化率的目标——即便是浅俯冲、下滑轰炸的飞机都不行。战争爆发前夕英国人也不是不知道HACS不行,但因为财力空虚,加上仓促备战,新的全自动火控系统没有赶上战争,整个二战期间,英国海军就只有这个落伍的HACS系统可用,在1940年敦刻尔克撤退以及挪威战役期间,即便面对德国空军Ju-88的浅俯冲攻击,HACS都无法应对。
战时英国海军舰艇上指挥大口径高炮防空的HACS Mk.III配套的机电计算机,但诸多数据需人工输入,误差远大于美国Mk.37指挥仪。
所以在二战期间,英国海军面对正在进入俯冲航线的敌机时,只能用HACS系统指挥高炮进行弹幕拦阻射击:即把敌机预定航线即将通过的某点作为拦截线,以该点为基准解算射击诸元,装定时间引信,然后各炮齐射,打出一道横亘在敌机航线前的弹幕,期望敌机在穿越弹幕时蒙上一两发,即便蒙不上,至少能进行吓阻,迫使其打散编队,做机动动作规避,从而放弃投弹。
斐济级轻巡洋舰“尼日利亚”号上安装的两座HACS Mk.IV指挥仪,这已经是加装测距雷达的型号了,但比起美国Mk.37,HACS的自动化程度低,对高度变化的目标解算能力极差。
但HACS系统不能连续计算俯冲中不断接近变化的敌机坐标,英国人在战争大部分阶段也没有VT引信,也不可能连续装定不断变化的时间引信延期时间,所以一旦敌机穿透弹幕,大口径高炮就没法追着打了,接下来就只能靠小口径自动炮。
中程防空炮
二战时期,特别是战争初期到中期,英国海军使用最多的中程舰载防空炮就是2磅“砰砰”炮。该炮其实是个放大放大再放大的马克沁机枪,是19世纪末37mm马克沁“砰砰”机关炮的发展发展再发展,口径放大到40mm,炮弹改为威力更大的40×158mmR弹,弹头质量约2磅,最初使用的低速弹初速585m/s,后为适应防空作战需要,研发了嗑药高速弹,初速达到732m/s(也有看到说是701m/s),采用金属弹链供弹,单管射速115发/分。
四联装2磅“砰砰”炮
Mk.II型2磅炮发射的40x158mmR弹
2磅“砰砰”炮有八联装、四联装版本,前者安装在航空母舰、战列舰、巡洋舰等大型舰艇上,后者安装在驱逐舰等中小型舰艇上,此外还给护航炮舰、扫雷舰、武装商船配备了更小、更简单的单装版本。
八联装2磅“砰砰”炮
“乔治五世”战列舰侧舷的八联装2磅“砰砰”炮,“砰砰”炮前方是双联装5.25英寸高平两用副炮,构成防空的远、中层次。
单管,手动操作的2磅高炮
与2磅“砰砰”炮配套的是英国Mk.I射击指挥仪,该射击指挥仪的功能与美国配套博福斯40mm/L60高炮使用的Mk.51指挥仪近似,为高炮指示目标,并指挥高炮集火射击,后来英国人还为指挥仪加装测距雷达,并提高对高速机动目标的跟踪能力,有了Mk.II到Mk.IV几个改进型,但与Mk.51相比结构复杂笨重,要多人操作,Mk.51只要2人就能操作。
战争后期的Mk.II射击指挥仪,加装了雷达天线,能用雷达进行测距。
以1930年代早期的标准,2磅“砰砰”炮作为舰艇中近程防空武器还是够格的,但二战爆发后飞机性能快速提升,2磅“砰砰”炮初速低、杀伤斜距近、射速低的毛病就暴露出来,即便是高速弹,700m/s出头的初速也远低于博福斯40mm炮的850m/s,过低的速度意味着炮弹飞行时间更长,需要取更大提前量,射击精度更差。早期的Mk.I指挥仪对高速机动目标跟踪能力很差,要到后来的Mk.III、Mk.IV才算改善。
“乔治五世”号战列舰上为2磅“砰砰”炮指示目标引导射击的Mk.IV射击指挥仪,该型号针对跟踪高速目标做了改进,比最初版本完善了不少。
到战争后期,英国舰艇上出现了比2磅“砰砰”炮更先进的中程防空炮,那就是博福斯40mm/L60高炮,有美国提供的,也有英国根据荷兰“海兹梅耶”双联装高炮系统研制的,带三轴稳定炮座和282火控雷达的“荷兰系统”,后者主要装在一些驱逐舰,比如S级驱逐舰上。
美国提供的博福斯40mm/L60炮在介绍美国海军防空体系中已经介绍过,这里就稍微说一下来自荷兰的,带三轴稳定炮座和282火控雷达的“荷兰系统”。
带三轴稳定炮座和282雷达的“荷兰系统”
“荷兰系统”的先进程度毋庸置疑,但受整个舰艇防空体系和当时技术水平限制,其作用不能很好发挥,火炮系统全重过大,有7.16t,282型雷达只能测距,不能测角,无法实现全自动装定射击诸元。甚至受当时电气自动化技术限制,“荷兰系统”工作很不稳定,比如在维护过程中,在“断电”即关闭三轴稳定的情况下,炮座却不受控制地原地乱转,像一个急急忙忙找东西的马大哈,好像要从安装底座上掉下来了一样。舰员们看到这场景经常嘲笑:“我看到那台海兹梅耶又生病啦!”
小口径枪炮
2磅“砰砰”炮和博福斯40mm炮拦截线再往内,就是20mm小高炮和高射机枪的杀伤界,这是舰艇最后一道防线。二战中英国海军因为换装不同步,这一层次的防空武器非常杂乱,既有老旧的.50英寸维克斯水冷机枪,也有进口的厄利空20mm高炮,甚至还有一部分.303英寸刘易斯机枪。这些武器的特点是没有指挥仪火控,全靠炮位上的炮手人工瞄准击发。
装在Mk.V双联装炮座上的厄利空20mm高炮
维克斯四联装.50英寸水冷高射机枪
对战时的英国海军来说,更好用的还是厄利空20mm高炮,可问题在于英国海军仓促备战,舰艇在海外不同战区,加装厄利空20mm高炮的工作异常缓慢。比如派往太平洋战区的“威尔士亲王”号战列舰,作为一艘1940年1月服役的新舰,舰上仅部署了7门厄利空20mm炮,而且还打了白条——待装,要到1940年10月出发前往亚洲之前才匆匆安装到位。
总之就是,二战时期英国海军的舰载防空武器系统研发起步并不晚,1920-1930年代就开始了,研发时也谈不上走偏走错,大方向都是对的,只是因为战争爆发得比英国当局想象的更早更突然,备战过于仓促,等国家和军队转为战时动员状态后,又要满足量的急需,无力潜心投入新武器、新系统研发,正所谓起了大早,赶了晚集。
但英国人吃的亏并没有白吃,经过欧洲大西洋战区,以及太平洋战区血与火的历练,到1945年战争末尾和战后初期,英国舰艇防空系统有了飞速提升,如果回到这一系列的主题博福斯40mm/L60高炮,那就是战后初期英国推出的终极版博福斯海军高炮——双联装STAAG和六联装Mark VI博福斯炮,这个我们下一期再讲。
彩云对二战舰艇防空的了解只能算皮毛,所以写得不深,感兴趣的读者推荐去B站看看星海社连载几期的二战海军防空视频,会更加全面一些,彩云自己一部分知识也是从那里学到的。