硬核科普:大口徑高炮榴彈是如何裝定空炸引信的

2020-12-13 騰訊網

先要展示的是一組老照片,1941年蘇聯紅海軍北方艦隊的高射炮兵,他們操作的是85mm 52-K高炮。這種高炮主要在射擊指揮儀統一指揮下,以集火射擊的方式對中高空目標進行射擊,也可以裝上直接瞄準鏡以直瞄射擊的形式射擊地面目標。

炮手們正在搖動高低機、方向機向目標瞄準,畫面左下角的一名炮手正在用一個扳手轉動彈頭引信,他在幹什麼?下文會詳述。

這個掩體內放置的是高炮射擊指揮儀,相當於一臺專門計算射擊諸元的機電式計算機,操作手用測距儀測出目標斜距、高度、航向等諸元,輸入到這臺指揮儀中,就能自動計算出火炮射擊仰角、裝定表尺以及時間引信需裝定的延期時間。

蘇聯戰時宣傳照中常見的畫面,讀報。

57mm以下的小口徑高射機關炮是自動火炮,靠連發射擊短時間內投射出大量炮彈攔截目標,由於其口徑小,發射的對空榴彈多使用簡單的觸發引信,只有直接命中敵機彈頭才能爆炸摧毀目標。而75mm、76mm、85mm、90mm、100mm大口徑高炮口徑大、射擊斜距大、但射速不可能像小口徑高炮那麼高,指望用大口徑高炮榴彈直接命中飛機就不現實了。因此大口徑高炮對空榴彈使用的是空炸引信,讓彈頭在空中一定高度爆炸,靠破片毀傷來襲飛機,也叫間接命中。

那麼,大口徑高炮榴彈是如何做到在來襲飛機附近空炸的呢?有讀者老爺可能脫口而出,用無線電近炸引信呀!對,二戰末期美國率先使用了無線電近炸引信,這種引信頭部有一個無線電波發射器,類似一個小雷達,在飛行中不斷向前方發射無線電波,當無線電波照射到目標飛機後會產生回波,回波也會被引信接收到。由於都卜勒原理,當炮彈臨近目標時,回波信號頻率會增高,當回波頻率增高到某一閾值,也就意味著炮彈離敵機的距離達到殺傷半徑,引信電路就接通電雷管,引爆炮彈,靠炸開的破片毀傷來襲敵機。這種無線電近炸引信在二戰末期美國海軍艦用高炮攔截「神風特攻隊」自殺飛機時發揮了巨大作用。

一個二戰時期高炮無線電近炸引信的模型

但無線電近炸引信是二戰末期才出現的,在更早的時候,大口徑高炮對空榴彈是靠什麼在規定高度空炸的呢?靠的是藥盤時間引信鐘錶時間引信

以二戰時蘇聯85mm高炮對空榴彈使用的T-5藥盤時間引信(就是第一張圖中炮手用扳手扳的引信)為例,該引信靠調節延期藥盤燃燒長度來調節延期時間。延期藥盤可以想像成一盤蚊香,這盤蚊香裝在一個可旋轉的金屬圓盤上,就是下圖引信中間有刻度的那個環。發射前根據射擊指揮儀測出的目標距離和提前量,得出引信需要裝定的刻度,彈藥手用一個專門的扳手旋轉這個刻度盤,調整到需要的刻度上,這個動作相當於讓蚊香不是從頭燒起,而是從中間某一段開始燒起,留下的燃燒時間就是延期時間。

一個T-5藥盤時間引信教學模型

發射瞬間,引信中間的擊針由於慣性後坐撞擊火帽點火,火帽的火焰點燃下面的時間藥盤,由於引信被裝定在某個刻度上,這個藥盤是從中間某一段開始燒起的,經過規定的時間最後引爆雷管和擴爆藥,從而引爆彈頭,靠彈頭爆炸的破片毀傷敵機。

裝定引信的專用扳手示意圖

早期的大口徑高炮空炸榴彈都使用這種藥盤時間引信,到二戰時期使用藥盤時間引信的高炮對空榴彈還很多,比如前文描述的85mm 52-K高炮對空榴彈。但對空榴彈使用藥盤時間引信有諸多缺陷,射擊時炮彈高度快速上升,大氣壓強快速變小,會影響藥盤引信燃燒的均勻性甚至會熄滅;而且藥盤時間引信裡的延期火藥怕受潮,受潮後就可能變質,燃燒速度就發生變化,對平時儲存的要求也比較高,取代它的是更精密、更精確的鐘表時間引信。

1916年一戰時期,德國克虜伯公司就開始生產一種鐘錶時間引信,用在高炮對空榴彈上。這種引信可以理解成一個機械鬧鐘,只不過鬧鐘到點後釋放鬧鈴發出鈴聲,鐘錶時間引信到點後機械結構釋放擊針擊發雷管引爆炮彈。這種引信和藥盤時間引信一樣,用專用扳手轉動裝定環裝定延期時間,但走時更精確,不受高度大氣壓影響,也不擔心藥盤受潮,所以到二戰時期,鐘錶時間引信逐步取代藥盤時間引信成為大口徑高炮對空榴彈的主用引信,直到戰爭末期美國才研發出更先進的無線電近炸引信,開始取代鐘錶時間引信。

一個裝了鐘錶時間引信的德國88mm高炮對空榴彈彈頭

鐘錶時間引信特寫,充滿了機械美!

伴隨時間引信出現的另一種重要技術裝備是引信測合機。原先高炮在裝定引信時,指揮儀操作手根據射擊諸元測出引信延期時間,用喊話的方式告訴各炮彈藥手,彈藥手用前面介紹過的專用扳手轉動引信裝定環,給炮彈裝定引信。這種辦法反應慢,誤差大,出錯率高。

又一張二戰時期蘇軍高射炮兵的照片,畫面右側的彈藥手正在裝定引信。

德國88mm高炮彈藥手也在用裝定扳手給榴彈裝定引信。

引信測合機的出現極大改善了這一情況。引信測合機是一臺手搖或者電動機驅動的機器,常見的引信測合機用電纜和高炮指揮儀連接,指揮儀測出的引信裝定數據直接通過電纜傳到引信測合機上,彈藥手只要把炮彈彈頭插進測合機孔,手搖搖柄,或者用電機驅動,測合機內的爪子會咬住引信裝定環自動旋轉規定角度,給引信裝定規定的分劃,這樣一來炮手的負擔就減輕了許多。

用引信測合機給88mm高炮炮彈裝定引信

二戰德軍使用的口徑最大的高炮——128mm口徑FLAK40高炮。該炮的炮彈也用引信測合機裝定,炮手把炮彈搬上裝彈機,測合機就套住炮彈頭自動裝定引信。

時至今日,大口徑高炮在防空作戰中價值已不大,但留用的大口徑高炮在對空射擊時引信裝定方式仍大同小異,炮彈進膛前用電動引信測合機自動裝定引信延期時間,發射出膛後引信鐘錶機械裝置開始走時,到規定的時間爆炸,靠集火射擊的榴彈空炸破片攔阻敵機。

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