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战争初期的混乱
英国加紧研制雷达之时,英德的紧张关系也日益加剧。1938年9月的慕尼黑危机使战争的临近变得越来越明晰,“本土链”雷达的部署速度也随之加快。到1939年春,已有20个站投入使用,形成了南至朴茨茅斯附近的温特诺,北至奥尼克郡尼德巴顿的无线电波防线。
这是一个很了不起的成就,几乎就赶在战争爆发前完成。1939年9月1日,德军入侵波兰,英对德宣战。第二次世界大战爆发了。
宣战第二天,一纸疏散命令就送达包德西庄园。英国人判断:德国人已经掌握了这里的情况,并可能实施轰炸。得出这个判断并促使他们疏散的重要原因之一是:在几个月前,即1939年5月31日,“本土链”雷达曾在英吉利海峡上发现了一个缓慢移动的强烈回波,显然是个非常大的目标。
实际上,那是德国的“齐柏林”飞艇。德军的沃尔夫冈·马丁尼上校(后来主管纳粹空军无线电信号部门)想侦获英国无线电方面的情报,特地让飞艇装载沉重货物,沿海峡做缓慢的侦察飞行。
当时“齐柏林”飞艇位于距赫尔镇约32千米的空中,躲在一块云上面。英国人不仅用雷达轻松地跟踪了这个大家伙,还故意发送强烈的假无线电信号让它截收,甚至截获了飞艇与地面的无线电通信信号。
1939年8月2-3日,“齐柏林”飞艇又来了。英国人判断它是为收集电子情报而来,并进一步判断通过这次侦察,德国人已经发现了“本土链”雷达。前一个判断是正确,后一个就不准确了。飞艇根本就没收到“本土链”雷达的信号,原因尚不清楚,可能是德国人没有在恰当的频率上侦察。
事实上,当时德国雷达技术要比英国先进得多。表现之一是德国雷达的工作波长比英国“本土链”雷达短很多。估计德国人没有考虑到这一点,所以只专注于与德国雷达相近的波段。没在更长的波段上搜索。另外,“本土链”雷达的模样实在太古怪,即使在今天,人们拿着它的天线塔群照片还是难以分辨出那就是一部雷达,更别说当时的德国人了。战后,马丁尼得知他的飞艇一直被跟踪时,十分震惊。
疏散引发了混乱,英国的雷达研究团队过了一段颠沛流离的日子。其问,雷达研究机构被官方命名为“空军部研究所”(AMRE)。直到1940年5月,才在与法国瑟堡隔英吉利海峡相望的多西特海岸斯瓦纳奇稳定下来,并把名字换成了“电信研究所”(TRE)。
混乱中,AMRE还研发了一个能充分发挥雷达功能的非常重要的东西,即平面位置显示器,也叫极坐标显示器,简称PPI、平显。
早期雷达都使用简单的A显,天线一般是固定式或由操纵员操纵方向。当天线指向目标时,A显上就冒出一个代表其回波的尖峰,尖峰拖移长度代表了距离。这种显示方式只适用于持续观察单个目标或目标群。
与A显相比,平显使用起来简单多了:用阴极射线管(CRT)显示回波,并显示随天线转动的扫描线,直观描绘雷达回波图。CRT还能够保持余辉,使扫描线扫过的回波余辉慢慢减弱,等到扫描线再次扫到时再更新。这对操纵员来说是再好不过的玩意,用它可以直观地看清周围目标,同时监视多批目标,这也是绝大多数现代雷达的标准配备。1940年春,AMRE的第一套平显投入使用。不久,“本土链”雷达也都换上了平显。
不列颠空战大显身手
虽然德军入侵波兰后,英国就已经对德宣战,但最初几个月英国并没有面临直接的军事压力。当时驻欧洲大陆的英国远征军和法军的主要任务就是守在边境后面盯着德军,结果被人戏称“静坐战争”。
1940年春,静坐战争突然结束,德军像火车一样席卷低地国家并侵入法国,英国远征军在敦刻尔克狼狈撤退。很快法国就投降了,英国本土直面德军威胁。1940年6月10日,德国空军开始大规模轰炸英国,不列颠空战开始了。
尽管在1939年下半年,英国“本土链”雷达网又增加部署了30个低空“本土链”雷达站,但威力仍然有限。整个雷达网只能测定敌机群的距离和方位,不能分辨机群大小。探测范围也只覆盖了英国东部和南部沿海,一旦敌机穿越了这道电波屏障,就只能靠地面观察哨网跟踪。
皇家空军的雷达使用研究也已经取得显著成果。早在战前,由于严峻的本土防空形势和“本土链”雷达的投入使用,皇家空军就开始了雷达使用研究。显然,必须要有一个专门处理雷达情报的系统,否则仅靠雷达自身发挥不了多大作用。皇家空军研究了如何融合雷达网和地面观察哨网的情报,并把目标航迹、数量等信息以人们习惯的方式显示出来。研究的结果就是设立专门的“情报室”来处理多渠道的空中情报。尽管英国雷达技术没有什么特别先进之处,但英国最先研究如何处理雷达情报,使得在雷达使用领域他们又占得先机。
1937年8月,皇家空军在包德西庄园建立了第一个试验性“情报室”。1938年秋,又在伦敦郊区建立了一个地下情报中心。该地原是建于12世纪的贝托乐修道院。德国空军猛烈轰炸英国时,贝托乐情报中心俨然已经成为英国的防空指挥中心。雷达网和地面观察哨网的情报通过电话传至这里,由工作人员记录并加上战斗标识编号。
情报中心的核心是一张大桌子,桌上铺着英国及欧洲大陆的巨幅地图。根据雷达网和地面观察哨网的情报,工作人员(多为女性,属空军女子辅助队成员)用T形长竿移动地图上的机群标示牌,以显示其位置。指挥官密切注意敌机动向,适时命令有关机场的战斗机部队起飞拦截。命令通过电话或电报传至下属4个战斗机指挥所,由他们具体指挥拦截战斗。以现代的限光看,这套人工情报处理和指挥系统显得很笨拙,但在那个时代,螺旋桨飞机的速度还不够快,整个系统能够高效运行。
经情报中心处理后的情报能直观显示空中态势,皇家空军耳聪目明,极大地节约了兵力,稍微平衡了德国空军飞机数量上的优势。到8月初,皇家空军击落德机270架,自损145架。
直到这时,德军才觉察到那些塔群可能暗藏玄机,于是在8月12日轰炸了其中6个。但他们没有真正理解雷达对英国防空的重要性,轰炸也就不是很猛烈,而且英军不但修复得快,还紧急部署了机动型“本土链”雷达(把天线塔换成了便于机动的桅杆)填补空白。从德军这边看,对这些塔群的轰炸没有起到任何作用,就再也没有认真地“关照”它们了。
不列颠空战前期,德国空军相当有骑士风度,只轰炸军事目标,重点照顾机场。皇家空军又要拦截敌机,又要保护机场,忙得喘不过气来,直到8月24日才有转机。当夜,一群德国轰炸机不小心把炸弹误扔到伦敦。丘吉尔很生气,命令皇家空军轰炸柏林以示报复。希特勒更加生气,立即命令空军轰炸英国城市以反报复,特别是伦敦。这样,德国空军从9 月7日开始转向大规模轰炸英国城市,英国平民遭受了巨大伤亡和损失,却让皇家空军得以喘息并组织反击,加大了德国空军的损失。
由于损失巨大,希特勒终于撑不住了。9月15日,德国空军发动了最后一次大规模轰炸。皇家空军战斗机轮番上阵,击落德机60架,自损26架。9月17日,希特勒取消了“海狮计划”。
大规模轰炸结束了,但德国空军随后采取了在夜间出动小股飞机炸了就跑的“小闪电袭击”。雷达网依然需要不间断地监视着天空。
最后的钟声:“大本钟”
到1941年,英国已经研制成功波长lO厘米,3吉赫的微波雷达,在技术牢牢占有了优势。微波雷达的投入使用使雷达测距、测角精度大大提高,威力大大增强。尽管如此,“本土链”仍保持服役,而且还有很多有趣的东西值得一叙。
“本土链”专门配置了能抗噪声干扰的CRT显示器。这种显示器上涂有短余辉的蓝荧光层和长余辉的黄荧光层,还配有蓝色和黄色滤光片。正常状态下使用蓝色滤光片,只观察短余辉的蓝色回波。遇有噪声干扰时,操纵员就使用黄色滤光片观察长余辉的黄色回波。某一位置的噪声信号幅度是随机变化的,而目标回波是相对持久稳定的。经过多次长余辉积累,目标回波信号积累就会强于噪声信号积累。可以建立起目标回波的轨迹,而噪声信号则不能建立起航迹。实际使用中这种方法抗噪声干扰很有效。
到1943年,“本土链”的技术已经相当落后了。各个战场的盟军都在反攻,英国不再需要为生存而战了,英国本土也不再需要高强度的对空警戒。雷达技术研发重点也早已转移到别的方面。此时的“本土链”雷达站要么被关闭,要么减少了开机时间。
1944年,德国开始发射V-2弹道导弹。V-2从空中以4800千/米小时的速度砸向伦敦,速度太快,导致预警时间很短。几乎不可能拦截。为对抗V-2,老将“本土链”再度出山。
因为V-2的尺寸恰好是“本土链”雷达工作波长的四分之一,是极好的观察目标,所以英国人用5部“本土链”雷达和一些GL MarkⅡ雷达组成“大本钟”(Big Ben)系统,用来跟踪导弹。“大本钟”的任务是测算导弹发射地区和提供预警。“大本钟”的确能提供相对较长的预警时间,但测算导弹发射地区则意义不大,因为V-2都是用车载机动发射,等测出发射地点再派出飞机轰炸,那些车早就没影了。
英国曾在瑞典发现了一枚V-2,仔细检查后发现它带有无线电导航设备,于是开发出干扰手段,结果根本不起作用。原来,那枚导弹是德国人用于测试Wasser-fall防空导弹无线电导航系统的试验弹。而普通V-2是用陀螺仪惯性制导系统(陀螺转起来在一雏方向具有很强的稳定性,这一方式就是利用这一维数据为基础,再结合高度、气压等测量数据,来实现在三维空间的定位和计算,其干扰性好,但精度较差),不受任何无线电干扰。
1945年,随着德军节节败退,V-2对伦敦的威胁才逐渐解除。直到上世纪五十年代早期,“本土链”才告淡出。它的最终淘汰有利于新型雷达的发展。它在服役期间完全达到了设计目的,保卫了大英帝国本土安全。
回顾这段历史,无疑也是对沃森·瓦特等雷达先驱们最好的纪念。
(全文完)
编辑 王 瑾
英国加紧研制雷达之时,英德的紧张关系也日益加剧。1938年9月的慕尼黑危机使战争的临近变得越来越明晰,“本土链”雷达的部署速度也随之加快。到1939年春,已有20个站投入使用,形成了南至朴茨茅斯附近的温特诺,北至奥尼克郡尼德巴顿的无线电波防线。
这是一个很了不起的成就,几乎就赶在战争爆发前完成。1939年9月1日,德军入侵波兰,英对德宣战。第二次世界大战爆发了。
宣战第二天,一纸疏散命令就送达包德西庄园。英国人判断:德国人已经掌握了这里的情况,并可能实施轰炸。得出这个判断并促使他们疏散的重要原因之一是:在几个月前,即1939年5月31日,“本土链”雷达曾在英吉利海峡上发现了一个缓慢移动的强烈回波,显然是个非常大的目标。
实际上,那是德国的“齐柏林”飞艇。德军的沃尔夫冈·马丁尼上校(后来主管纳粹空军无线电信号部门)想侦获英国无线电方面的情报,特地让飞艇装载沉重货物,沿海峡做缓慢的侦察飞行。
当时“齐柏林”飞艇位于距赫尔镇约32千米的空中,躲在一块云上面。英国人不仅用雷达轻松地跟踪了这个大家伙,还故意发送强烈的假无线电信号让它截收,甚至截获了飞艇与地面的无线电通信信号。
1939年8月2-3日,“齐柏林”飞艇又来了。英国人判断它是为收集电子情报而来,并进一步判断通过这次侦察,德国人已经发现了“本土链”雷达。前一个判断是正确,后一个就不准确了。飞艇根本就没收到“本土链”雷达的信号,原因尚不清楚,可能是德国人没有在恰当的频率上侦察。
事实上,当时德国雷达技术要比英国先进得多。表现之一是德国雷达的工作波长比英国“本土链”雷达短很多。估计德国人没有考虑到这一点,所以只专注于与德国雷达相近的波段。没在更长的波段上搜索。另外,“本土链”雷达的模样实在太古怪,即使在今天,人们拿着它的天线塔群照片还是难以分辨出那就是一部雷达,更别说当时的德国人了。战后,马丁尼得知他的飞艇一直被跟踪时,十分震惊。
疏散引发了混乱,英国的雷达研究团队过了一段颠沛流离的日子。其问,雷达研究机构被官方命名为“空军部研究所”(AMRE)。直到1940年5月,才在与法国瑟堡隔英吉利海峡相望的多西特海岸斯瓦纳奇稳定下来,并把名字换成了“电信研究所”(TRE)。
混乱中,AMRE还研发了一个能充分发挥雷达功能的非常重要的东西,即平面位置显示器,也叫极坐标显示器,简称PPI、平显。
早期雷达都使用简单的A显,天线一般是固定式或由操纵员操纵方向。当天线指向目标时,A显上就冒出一个代表其回波的尖峰,尖峰拖移长度代表了距离。这种显示方式只适用于持续观察单个目标或目标群。
与A显相比,平显使用起来简单多了:用阴极射线管(CRT)显示回波,并显示随天线转动的扫描线,直观描绘雷达回波图。CRT还能够保持余辉,使扫描线扫过的回波余辉慢慢减弱,等到扫描线再次扫到时再更新。这对操纵员来说是再好不过的玩意,用它可以直观地看清周围目标,同时监视多批目标,这也是绝大多数现代雷达的标准配备。1940年春,AMRE的第一套平显投入使用。不久,“本土链”雷达也都换上了平显。
不列颠空战大显身手
虽然德军入侵波兰后,英国就已经对德宣战,但最初几个月英国并没有面临直接的军事压力。当时驻欧洲大陆的英国远征军和法军的主要任务就是守在边境后面盯着德军,结果被人戏称“静坐战争”。
1940年春,静坐战争突然结束,德军像火车一样席卷低地国家并侵入法国,英国远征军在敦刻尔克狼狈撤退。很快法国就投降了,英国本土直面德军威胁。1940年6月10日,德国空军开始大规模轰炸英国,不列颠空战开始了。
尽管在1939年下半年,英国“本土链”雷达网又增加部署了30个低空“本土链”雷达站,但威力仍然有限。整个雷达网只能测定敌机群的距离和方位,不能分辨机群大小。探测范围也只覆盖了英国东部和南部沿海,一旦敌机穿越了这道电波屏障,就只能靠地面观察哨网跟踪。
皇家空军的雷达使用研究也已经取得显著成果。早在战前,由于严峻的本土防空形势和“本土链”雷达的投入使用,皇家空军就开始了雷达使用研究。显然,必须要有一个专门处理雷达情报的系统,否则仅靠雷达自身发挥不了多大作用。皇家空军研究了如何融合雷达网和地面观察哨网的情报,并把目标航迹、数量等信息以人们习惯的方式显示出来。研究的结果就是设立专门的“情报室”来处理多渠道的空中情报。尽管英国雷达技术没有什么特别先进之处,但英国最先研究如何处理雷达情报,使得在雷达使用领域他们又占得先机。
1937年8月,皇家空军在包德西庄园建立了第一个试验性“情报室”。1938年秋,又在伦敦郊区建立了一个地下情报中心。该地原是建于12世纪的贝托乐修道院。德国空军猛烈轰炸英国时,贝托乐情报中心俨然已经成为英国的防空指挥中心。雷达网和地面观察哨网的情报通过电话传至这里,由工作人员记录并加上战斗标识编号。
情报中心的核心是一张大桌子,桌上铺着英国及欧洲大陆的巨幅地图。根据雷达网和地面观察哨网的情报,工作人员(多为女性,属空军女子辅助队成员)用T形长竿移动地图上的机群标示牌,以显示其位置。指挥官密切注意敌机动向,适时命令有关机场的战斗机部队起飞拦截。命令通过电话或电报传至下属4个战斗机指挥所,由他们具体指挥拦截战斗。以现代的限光看,这套人工情报处理和指挥系统显得很笨拙,但在那个时代,螺旋桨飞机的速度还不够快,整个系统能够高效运行。
经情报中心处理后的情报能直观显示空中态势,皇家空军耳聪目明,极大地节约了兵力,稍微平衡了德国空军飞机数量上的优势。到8月初,皇家空军击落德机270架,自损145架。
直到这时,德军才觉察到那些塔群可能暗藏玄机,于是在8月12日轰炸了其中6个。但他们没有真正理解雷达对英国防空的重要性,轰炸也就不是很猛烈,而且英军不但修复得快,还紧急部署了机动型“本土链”雷达(把天线塔换成了便于机动的桅杆)填补空白。从德军这边看,对这些塔群的轰炸没有起到任何作用,就再也没有认真地“关照”它们了。
不列颠空战前期,德国空军相当有骑士风度,只轰炸军事目标,重点照顾机场。皇家空军又要拦截敌机,又要保护机场,忙得喘不过气来,直到8月24日才有转机。当夜,一群德国轰炸机不小心把炸弹误扔到伦敦。丘吉尔很生气,命令皇家空军轰炸柏林以示报复。希特勒更加生气,立即命令空军轰炸英国城市以反报复,特别是伦敦。这样,德国空军从9 月7日开始转向大规模轰炸英国城市,英国平民遭受了巨大伤亡和损失,却让皇家空军得以喘息并组织反击,加大了德国空军的损失。
由于损失巨大,希特勒终于撑不住了。9月15日,德国空军发动了最后一次大规模轰炸。皇家空军战斗机轮番上阵,击落德机60架,自损26架。9月17日,希特勒取消了“海狮计划”。
大规模轰炸结束了,但德国空军随后采取了在夜间出动小股飞机炸了就跑的“小闪电袭击”。雷达网依然需要不间断地监视着天空。
最后的钟声:“大本钟”
到1941年,英国已经研制成功波长lO厘米,3吉赫的微波雷达,在技术牢牢占有了优势。微波雷达的投入使用使雷达测距、测角精度大大提高,威力大大增强。尽管如此,“本土链”仍保持服役,而且还有很多有趣的东西值得一叙。
“本土链”专门配置了能抗噪声干扰的CRT显示器。这种显示器上涂有短余辉的蓝荧光层和长余辉的黄荧光层,还配有蓝色和黄色滤光片。正常状态下使用蓝色滤光片,只观察短余辉的蓝色回波。遇有噪声干扰时,操纵员就使用黄色滤光片观察长余辉的黄色回波。某一位置的噪声信号幅度是随机变化的,而目标回波是相对持久稳定的。经过多次长余辉积累,目标回波信号积累就会强于噪声信号积累。可以建立起目标回波的轨迹,而噪声信号则不能建立起航迹。实际使用中这种方法抗噪声干扰很有效。
到1943年,“本土链”的技术已经相当落后了。各个战场的盟军都在反攻,英国不再需要为生存而战了,英国本土也不再需要高强度的对空警戒。雷达技术研发重点也早已转移到别的方面。此时的“本土链”雷达站要么被关闭,要么减少了开机时间。
1944年,德国开始发射V-2弹道导弹。V-2从空中以4800千/米小时的速度砸向伦敦,速度太快,导致预警时间很短。几乎不可能拦截。为对抗V-2,老将“本土链”再度出山。
因为V-2的尺寸恰好是“本土链”雷达工作波长的四分之一,是极好的观察目标,所以英国人用5部“本土链”雷达和一些GL MarkⅡ雷达组成“大本钟”(Big Ben)系统,用来跟踪导弹。“大本钟”的任务是测算导弹发射地区和提供预警。“大本钟”的确能提供相对较长的预警时间,但测算导弹发射地区则意义不大,因为V-2都是用车载机动发射,等测出发射地点再派出飞机轰炸,那些车早就没影了。
英国曾在瑞典发现了一枚V-2,仔细检查后发现它带有无线电导航设备,于是开发出干扰手段,结果根本不起作用。原来,那枚导弹是德国人用于测试Wasser-fall防空导弹无线电导航系统的试验弹。而普通V-2是用陀螺仪惯性制导系统(陀螺转起来在一雏方向具有很强的稳定性,这一方式就是利用这一维数据为基础,再结合高度、气压等测量数据,来实现在三维空间的定位和计算,其干扰性好,但精度较差),不受任何无线电干扰。
1945年,随着德军节节败退,V-2对伦敦的威胁才逐渐解除。直到上世纪五十年代早期,“本土链”才告淡出。它的最终淘汰有利于新型雷达的发展。它在服役期间完全达到了设计目的,保卫了大英帝国本土安全。
回顾这段历史,无疑也是对沃森·瓦特等雷达先驱们最好的纪念。
(全文完)
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