二战中的防空火力打下一架飞机平均需要发射多少枚炮弹呢?一份来自美国海军二战防空作战纪要的统计数据,其中包含了5英寸高平两用舰炮,3英寸速射炮和40和20毫米机炮等常见的防空火力。
平均一下就可以得出打下一架飞机需要花费1666.4枚炮弹,是不是很夸张?当然,这只是美国的数据。其他国家的数据没有这么详细,但可以猜到应该会更加夸张。我们回头再来看看这张表,里面有两个数据是比较有意思的,这两个都是五英寸的舰炮,为什么第二个的肌肉数据较比第一个好这么多呢?几乎只用了一半的炮弹就能够轰掉一架飞机。
关键就在于vt这两个字母了,这就是我今天要讲的内容,美军在二战中外挂防空火炮上的无线电近炸引信。当然我们今天不光讲他,顺便把另外一个也很有名的引信讲一讲,跟小口径防空炮不一样,大口径防空炮打的一般都是高空目标,所以炮弹再从炮口飞出来到敌机所在的高度时,是需要飞过较长的一段时间的,一般可以这样来算,每上升上升1000英尺,也就是304米,大约需要花费一秒钟的一时间。如果它的防御目标是高达两万七千英尺的敌方轰炸机编队,光是炮弹的飞行时间就要用掉27秒,在这27秒钟敌机又前进了一段距离,所以肯定要打提前量,但提前量这么大,想要直接命中谈何容易,通常情况下大口径防空火炮上装着的都是定时引信,不管有没有碰到目标只要到了一开始设定好的时间就会炸,至少靠破碎的弹片击中目标的概率,于是在使用定时引信时,就需要先准确计算,或者是预测目标的高度和速度,在发射前先设定好炮弹的延时起爆时间。
那么定时引信究竟是怎么工作的呢?基本上有两种方式,早期的药盘式定时引信和后来的钟表是定时引信,药盘式你可以把它想象成传统火药隐形的变体,引信里面火药烧的越长起爆的时间也就越晚,我小时候放炮时怕把自己炸到了试过把很多跟鞭炮上的引线串起来,变成一个很长的引信,结果就是原本500响的鞭炮,最后只响了一声。当然花的时间还是一样的。药盘式引信就像是上下错落摆放的几层蚊香,原本的原本的一圈是有个固定时间的,但我们也可以不从蚊香的头部烧起,从离尾巴越近的地方烧其自然烧完的也就越快,炮弹上是这么安排的,打开硬盘是隐形的头部有一根,下面带着弹簧的撞针。炮弹被击发出去之后,撞针会在惯性的作用下下后坐,撞击火帽点燃里面的火药,而这里的火药通过这个孔连着第一层的药盘,一盘烧完一圈之后呢,又从另一边的孔继续烧到第二层,同样的第二层药盘也是有一圈,并且在尾部通过小孔连到第三层,第三层也是这样,烧完一圈之后可以传到引爆炸药的雷管里面了。我们可以通过转动这几个药盘来设定火药传到他们内层是燃烧的起点,为了直观一点,我用一根绳子来代表火药燃烧的长度来看,最短和最长的差别有多大?可以看到这个长短之间的差别还是很明显的。简单好用,但是也有缺点,一个是火药,容易受潮变质。二个是随着高度的快速上升,气压的变化会影响火药燃烧的均匀性,这两者都降低了药般式引信的稳定性,所以后来她就被精密也更准确的钟表式引信取代了。
钟表式引信和机械式闹钟原理上是一样的,定时引信确实能够在一定程度上提高杀伤率,但是作用也很有限,如果设定有误炮弹就算准确对着目标,也会因为过早或者过晚起爆而错失了机会。1944年美军的5英寸防空炮里面,每1157个里面才会出现一个击中敌机的幸运儿。但同时期采用无线电近炸引信就厉害多了,只需要花上421枚就可以干掉一架飞机,杀伤率几乎是前者的3倍。
那么无线电近炸引信是怎么工作的?在无线电近炸引信里面装着一台脉冲多普勒雷达,它他带着一个小天线,以及真空管振荡器,当被发射出去之后就会持续向外界辐射出无线电波,如果附近出现目标的话,无线电波就会被反射回来,此时的多普勒效应就开始发生了。他会在引信的接收器内产生一个信号,随着目标越来越近,多普勒效应造成的频率偏移越来越大,信号也就变得越强。当这个信号超过了一定的阈值后便会爆炸弹,利用破片和冲击波对附近的目标造成伤害。美国军舰上防空炮发射的装有无线电近炸引信的炮弹,可以在距离敌机20米处爆炸,既不用测距测速,也不用拿个扳手给炮弹定时。
所以总体上看,美军二战防空炮火击落的敌机中,由近炸引信炮弹击落的是普通隐形炮弹击落的6倍,特别是战争末期,日军发动神风敢死队进攻美国军舰,多亏了有近炸引信才让美国海军挡住了日军的疯狂进攻。美国海军部长不无得意地说,近炸引信帮助我们一路杀到日本,当然也应该很庆幸科技力量强大的纳粹德国没有研发出无线电近炸引信。否则英美对德的战略轰炸将会失败,二战进程很有可能会反转。