灵活多变的米波雷达(下)

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　　地面雷达的进展：CD雷达和GCI雷达
　　
　　1936年10月，英国陆军也在包德西庄园建立了雷达实验室，由E・T・帕里斯和A・B・伍德两位博士领导。其最初任务是研制“移动式雷达”(MRU)，实际上就是CH雷达的可移动版。二者电子设备基本相同，MRU工作波长7米，42.9兆赫。但天线结构不同，MRU使用20米高的可收放桅杆代替CH雷达的巨大高塔。1938年，空军也引进了MRU，后来将其命名为AMES.9。
　　陆军雷达的用途是对海警戒和引导岸炮、高射炮射击、探照灯照射。因此，其雷达研发目标是CD雷达(Coastal Defence，用于对海警戒和引导岸炮的海防雷达)，以及GL雷达(Gun Laying，用以引导高射炮和探照灯的炮瞄雷达)。
　　由于陆军雷达研发力量技术基础较弱，CD雷达大量使用了空军AI雷达技术，其波长与AI雷达一样，为1.5米。1939年春，CD开始试验，并很快投入生产。它使用操纵式天线(即由雷达操作员控制天线指向)，峰值功率150千瓦，脉冲宽度3微秒，脉冲重频400赫兹。虽然探测距离只有CH的一半，但精度提高很多。后来该雷达既用于对海警戒，也用于防空，1940年被正式命名为AMES.2。
　　CD雷达投入部署后，经常发现被CH雷达漏掉的低空飞机(能发现40千米远处150米高度的飞机)，证明其低空探测性能较好。1939年8月，在沃森・瓦特建议下，空军部决定在每个CH雷达站增配一部CD雷达，以加强低空预警(24部CD雷达均采购自Pye无线电公司)。因此，本土部署时，CD又被叫作CHL(Chain Home Low)，“低空本土链”，正式名称为AMES.2。海外部署时，被叫做COL(Chain Overseas Low)，“低空海外链”，正式名称为AMES.5。很多CD雷达天线被架在高塔上，以最大限度增强低空探测效果。早期型CHL使用分置的发射和接收天线，配有一个A显。
　　与此同时，在精确和高效引导夜间拦截需求的牵引下，出现了专用的“地面引导拦截”(CGI)雷达。这种雷达专门用来帮助地面指挥员引导夜间战斗机接近敌机，直至其机载雷达发现敌机。
　　在不列颠空战期间，CH就被用于引导截击，但是CH精度太差，在天气晴朗时尚可实施有效引导，在夜晚或遇有恶劣天气时，其引导拦截成功率仍旧很低。1940年初，空军开始试用精度稍好的CHL充作引导雷达。由于引导战斗机需要的情报密度远高于对空预警，而早期的CHL雷达使用操纵式天线，且只配有A显，无法持续跟踪多批目标，所以CHL用于引导时只有始终盯住一个目标，才能提供足够密度的情报。当时是用两部雷达，一部盯住敌机，另一部盯住我机，必须将两部雷达的情报汇集标示在一起，指挥员才能判明敌我机相对位置并实施引导。这使得初期的引导拦截非常笨拙、低效。直到CHL加装了PPI，才实现只用一部雷达同时引导多批目标，大大提高了指挥引导效率。
　　1940年秋，纳粹空军开始发动夜间轰炸，解决地面引导拦截低效问题遂成为当务之急。为满足急需，TRE匆忙给一部CHL加装PPI充作GCI。第一次由GCI雷达引导的夜间拦截战斗发生在1940年10月8日晚，地面指挥员用GCI情报引导一架装有AI.IV雷达的“勇士”战斗机拦截了敌机。
　　紧接着又有6部GCI被TRE匆匆改装出来，并于1941年初开始投入使用。这些早期改装型GCI与CHL一样，波长都为1.5米，且可机动。改装出这批应急产品后，TRE又开发出全新型GCI，即AMES.7，于1941年底投入生产。
　　AMES.7的波长也是1.5米，天线型式为圆周扫描的振子阵列天线，波束宽度达15°，探测距离较远，测高精度较高。一部AMES.7可同时帮助多个地面指挥员完成多批拦截。它有固定式和机动式两种版本，还有配给地面指挥员的专用跟踪和通信设备。
　　由于波长1.5米的雷达太多，英国人开始担心它们会相互干扰。1942年1月，英国空军决定采购6部波长50厘米／600兆赫的AMES.11型CHL／GCI雷达。年底，这批雷达就交货了。GCI与AI珠联璧合，极大的提升了英国空军的夜间防空能力。
　　
　　早期的舰载雷达
　　
　　早在1935年，英国海军就在朴次茅斯无线电学校开始了雷达研究，但是直到1937年夏才取得少许进展，产品是79型(Type 79)舰载搜索雷达。
　　79型最初设计波长4米／75兆赫，但以当时的技术条件实在是困难重重。后来放宽到7.5米／40兆赫，并借用EMI电子公司的电视接收机技术，才在1938年早期得以试验成功原型机，峰值功率达到70千瓦。年底，“罗德尼”号战列舰和“谢菲尔德”号巡洋舰就安装了这种雷达。
　　79型的加固型叫做279型(Type 279)，1940年开始服役。两型雷达结构基本相同：收发天线分置安装在两个桅杆上，同步转动：天线很小，波束很宽，误差较大；对飞机探测距离可达80千米，对舰船、低空飞机探测效果一般。显然，这个初期产品性能实在一般，海军需要更精确的雷达。
　　借鉴空军AI雷达技术，海军又开发出波长1.5米的286型(Type286)雷达。早期286M使用固定式天线，舰长若想换个观察方向，就只能调转航向。286M可以探测到1千米远浮航状态的潜艇，当然首先舰首得正好对准潜艇。1941年3月，一艘驱逐舰使用286M雷达在夜间追踪德国潜艇，结果一头撞沉潜艇。直到1941年中，使用操纵式天线的286P才装备海军。
　　海军迫切需要精度更高的雷达，以用于火炮射击瞄准。1938年底，一种波长50厘米／600兆赫的雷达原型机被制造出来，次年通过了海上试验。用于舰炮瞄准(水面火力控制1的叫做284型(Type 284)，用于高炮瞄准(防空火力控制)的叫做285型(Type 285)。两型雷达都在1940年投入生产，1941年开始交付海军。
　　284和285都使用八木天线，各接收天线单元在天线轴线两侧分开一定角度对称安装，安装有水平波束开关。如果天线轴线没有正对目标，两侧天线单元上的回波大小就不相同，操作员据此操纵天线直到轴线正对目标。用这种“波瓣比较”方法可以测得较为准确的目标方位。尚不清楚285是否安装了垂直波束开关，用它可以测得目标仰角，这对高炮很重要。
　　雷达是新生事物，如何发挥其最大效能，所有人都得边使用边摸索，海军也是如此。起初，海军部严格限制雷达开机辐射，规定每五分钟只能搜索一次，以避免被德军无线电侦察测向。但是舰长们很快发现雷达真是个好东西，其效能远远超过了被敌方侦察的担心，于是把 那些破规定扔到一边了，海军部后来也识趣地撤销了规定。英国海军敏锐地意识到，雷达能够极大拓展军舰的视野，于是开始在军舰上设置专门的雷达部门，以更好的使用雷达。
　　1941年3月27日夜，在希腊马塔潘角，雷达的威力得以充分发挥。当夜，英国海军“果敢”号战列舰和“猎户座”号、“亚甲斯”号巡洋舰借助舰载雷达向意大利海军3艘巡洋舰和4艘驱逐舰发起攻击。结果，意大利舰队除2艘驱逐舰逃脱外，其余全被送入海底。
　　
　　敌我识别器和雷达信标诞生
　　
　　雷达投入使用后，己方误伤事件急剧增多，使得英军对雷达识别敌我问题越来越头疼。
　　对飞机来说，敌我识别(IFF，Identification Friend or Foe)，是个很特别的问题。在混战中很不容易看清快速移动的目标。一战期间，飞机上都涂有明显的国家标志，以免被自己人误伤。雷达则更需要解决敌我识别的问题，因为飞机在雷达上显示的都是普通的回波，无法分辨敌我。必须找到能在雷达上识别敌我的办法，而且更麻烦的是这种识别方法不能让敌人掌握和利用。
　　早在雷达投入使用之前，英国空军就开发了一种名为“尖叫”(PipSqueak)的战斗机跟踪系统。它用多个无线电测向站接收飞机的无线电通讯信号，通过交叉定位得出飞机的位置，同时通过监听也可以识别敌我。
　　1938年，包德西庄园做了一种能强烈反射CH雷达信号的角反射体安装在战斗机上，使得己方战斗机的回波比敌机明亮很多，以此鉴别敌我。这种手段显然过于简单：空战中的飞机机动频繁，使角反射体相对雷达的角度不断变化，导致其回波幅度变化不定，不能很可靠地识别敌我；而且这种强烈的反射还容易被敌方雷达利用。很明显，需要一种能主动响应己方雷达脉冲信号的应答器。
　　很快，能主动响应CH雷达脉冲的应答器IFF-Ⅰ出现了。它由CH雷达脉冲触发后，回发一个幅度更大的脉冲。在雷达A显上的表现为：飞机回波后面跟着一个应答回波。这使得地面雷达操作员能够方便地分辨敌我，同时也便于保密。IFF-Ⅰ在1939年晚期投入使用，共生产了1000多部。但这种早期产品用起来很麻烦，每次使用前都得花很多时间调试，更气人的是这玩意多半时间都是不响应的。
　　紧跟着IFF-Ⅱ也出来了。IFF-Ⅱ不仅响应CH雷达，还对MRU、CHL、GL-Ⅱ雷达及海军舰载雷达都能响应。尽管适用范围较广，但这东西跟IFF-Ⅰ一样，用起来也很麻烦。看来，雷达的敌我识别是个很棘手的问题，得花些大气力研究，另文详述。
　　一个聪明的空军军官也做起了小发明。他做了一个跟敌我识别应答器类似的雷达信号应答器布置在机场里，受ASV雷达脉冲触发后能发射响应脉冲。这玩艺确实好用，在夜晚或天气恶劣时，载有ASV-Ⅰ雷达的飞机就能通过应答器方便地找到机场。战后，雷达信标得到广泛使用。
　　顺带提及，英国人给敌我识别器的命名“IFF”至今仍在沿用，也许这已经是最简单实用的名称了。而其它一些原本起源于英国的东西，如RDF(无线电测向仪)、ASDIC(潜艇探测器／声波测位器)，则被美国佬用更简单响亮的名字“雷达”、“声呐”取代并普及了，使得今天了解这段历史的人并不多。
　　全文完
　　
　　编辑／王　瑾
　　
　　相关链接1：随着雷达性能不断提高和雷达战术运用手段不断娴熟，夜间战斗机的战果也稳步上升。
　　1940年12月只击落2架敌机，1941年5月击落敌机已达102架。纳粹空军在5月10日夜发动大规模突袭并造成伦敦3000人伤亡、夷平了国会下议院后，就再也无力发动大规模的闪电突袭。希特勒已经决定在6月入侵苏联，对英国的轰炸不得不叫停。但是小规模的夜袭“小闪电袭击”还在继续，直到战争最后一年才结束。纳粹空军轰炸机每夜重锤英国的日子终于结束了
　　1941年中，美国陆军空军军团派出小组访问英国，对GCI和AI这对夜间防空组合大加赞赏，回来后就建议生产这两种雷达。美国版的波长1.5米的GCI叫做SCR 527、AI-Ⅳ叫做SCR-540。然而，SCR-527直到1943年春才交付使用，性能发挥也不如英国原版的好。米波雷达需要有良好反射面的阵地，英国乡村平坦的地形就是很好的反射面，而美军当时还没有充分认识到地面反射的作用。SCR-540也始终没有投入大规模生产。到1943年，它已经完全过时。
　　
　　相关链接2：南非的雷达
　　
　　1938年，约翰内斯堡的伯纳德研究所的主管罗勒・斯科兰德博士以高级访问学者身份到英国学习了雷达技术。回国后，当年底就在该研究所制成一部雷达原型机、到1940年3月，他们已经造出了实用型的对海警戒雷达，命名为JB(即Johannesburg，约翰内斯堡)。
　　IB波长为3.5米／85.7兆赫，峰值功率5千瓦，使用操纵式振子阵列天线，还实现了零部件完全南非“国产”。JB的改进型后来随着南非军队转战地中海。
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