寻找太平洋上的雷达信号(下)

马岩   2016-05-07 19:26:09


文/马岩

自中途岛海战之后,遭受重创的日军全面转入战略防守态势,而美军对日本雷达的电子侦察行动也在所罗门群岛和阿留申群岛陆续展开。随着剑指日本本土的“越岛作战”大幕开启,美军接触到的日军雷达种类和数量逐渐增多。而此时的日军虽然没有足够精力去像美军一样对电子侦察行动做出周密筹划,但他们所制造的侦察接收机同样也给美军带来了一定的麻烦。


美国凭借着强大的电子工业基础,甚至将雷达搬到了鱼雷快艇上,这种普及程度是日本海军连想都不敢想的。图为PT-557号鱼雷快艇,箭头所指处为SO型搜索雷达


1944年拍摄的“列克星敦”号航母(CV-16)舰岛,图中标号所指装备如下——4:MK4火控雷达天线;10:SM型雷达;11:SM雷达的敌我识别天线;12:CPN6型雷达信标,13:SG搜索雷达;15:YE归航信标;21:SK-1对空搜索雷达;22:归航信标;23:SC雷达;26:ABK-7目标识别雷达,其余为无线电通信天线


CXAM雷达是美国海军舰艇装备的首款雷达,图为“游骑兵”号航母(CV-4)舰岛,箭头所指即为CXAM-1雷达的天线

美国海军雷达的迅速普及

美国海军舰艇装备的第一款量产型雷达名为CXAM。1940年,首批交付的6套CXAM先后安装在“加利福尼亚”号战列舰、“约克城”号航母以及“彭萨克拉”、“北安普顿”、“切斯特”和“芝加哥”号重型巡洋舰上。同年,稍加改进的“CXAM-1”被安装在“列克星敦”号航母等14艘战舰上。CXAM雷达可以探测80千米处的单架飞机或22千米处的大型舰船。1942年5月8日10:55分,在珊瑚海海战中,“列克星敦”号航母上的CXAM-1雷达曾成功发现126千米外来袭的日军机群,提前做好了防御和拦截准备。

1941年末,CXAM的后继型SK预警雷达开始交付使用。SK雷达与CX⁃AM均工作在200兆赫兹频段,但功率由后者的15千瓦大幅提升至200千瓦,对飞机和舰船的探测距离分别增至160千米和48千米。值得一提的是,SK雷达应用了“新潮”的PPI显示器,只使用一部显示器便可同时显示出目标的方位和距离,相对于传统的A型显示器,PPI显示器的图像更加直观,非常易于判读,面对多方向来袭的目标时效果更好。在整个二战期间,SK预警雷达是美国海军大型战舰的标准配置,而中小型战舰则安装SK的衍生型SA或SC型雷达,总产量达500部。

1940年中期,美国海军接收了第一款火控雷达——FA型。受当时功率器件的水平所限,工作在500兆赫兹的FA雷达发射功率只有2千瓦。1941年秋,在FA雷达基础上发展出两种工作在750兆赫兹的派生型号,分别为对海上目标的FC型和对空中目标的FD型火控雷达,后被称为Mk3和Mk4型,总产量分别为125部和375部。

1941年5月,工作在3吉赫兹的SG型微波雷达开始进行海试。SG雷达拥有50千瓦的功率,能够探测到24千米处的大型舰船或8千米处的潜艇潜望镜。虽然在最大探测距离方面并不占优,但波长仅有10厘米的SG雷达的分辨力要比米波雷达高得多,所以非常适于探测小型水面目标,尤其是浮出水面的潜艇。SG的机载型ASG也很快服役,在反潜战中发挥了巨大作用。二战期间,SG雷达的产量超过了1 000部,ASG的产量更高达5 000部。

很快,SG型微波雷达便发展出了多个衍生版本。1942年,SG雷达的“缩小”版——SO型雷达被安装在了鱼雷快艇上。除此之外,还有适用于轻型战舰的SF型、适用于大型商船的SH型,以及可以装在其它小型舰船上的SE和SL型。

美国海军的潜艇也配备有专门设计的雷达。最初安装在潜艇上的是SD型搜索雷达,它工作在114兆赫兹,天线的基座与潜望镜类似,能够提供预警但无法提供方位信息。1942年中期,美军潜艇部队大规模配备了SJ型厘米波雷达,该雷达是SG雷达的一种变形,可对半径9.6千米的海面进行全向扫描,测出目标方位和精确的距离。战争后期出现的SV型雷达的探测距离更是增加到了48千米。

雷达在二战中属于刚刚诞生的高精尖武器,但得益于极其雄厚的电子工业基础,参战仅仅几年的美国就拥有了非常完整的雷达装备体系,而且凭借巨大的产量迅速推广普及。而其对手——日本雷达研制的道路却走得没有那么一帆风顺。


美军潜艇部队也装备了专用型雷达,能够在上浮之前探测到敌方反潜舰艇和飞机,大大提高了生存力。图为“军曹鱼”号潜艇,箭头所指处为SJ搜索雷达


为解决11号电探过于笨重的问题,日本海军研制出了轻量化的12号电探,但它的重量还是超过了6吨,而且由于功率减小,探测距离也有所下降。图为1944年2月美军在夸贾林环礁首次发现的12号电探残骸


21号电探是日本海军舰艇上装备的首款量产型雷达,图为“瑞鹤”号航母舰岛,顶部的矩形金属网即为21号电探天线


1942年末开始列装的13号电探,性能相对于21号电探有所提升,很快成为了日军舰艇对空探测的主力。奇葩的是,13号电探的天线无法360度回转,只能向左右偏转一定角度,对于一种对空搜索雷达来说,这是个要命的问题


日本海军缓慢的“电探”研发

明治时代编写的《海战要务令》一直被旧日本帝国海军视作圣经,其核心思想在于集中舰队进行先发制人的攻击,在对满清和沙俄的战争中,日本海军都在“舰队决战”中尝到了甜头,于是更加迷信于进攻。所以,日军武器开发都会以攻击力作为着眼点,同时极大程度上强调人的力量。为了能够在夜战中发现目标,日本海军培养出了一支战争史上独一无二的夜间瞭望员队伍。当然,这也是一支基于科学精神打造的战队,这群苦练“猫眼神功”的瞭望员是日本海军从视力优秀的兵员中精挑细选而来,他们每天都要吃鱼肝油来补充维生素A,还要练就充分调动眼球内夜视能力更强的视杆细胞的本领。如果是在大洋上,雷达的探测能力能够轻松秒杀人眼,但当所罗门群岛战役开始后,双方舰队都要在海峡中穿越,周边大大小小的岛屿让雷达探测距离的优势无法完全发挥,曾有多次战斗记录表明,使用瞭望员的日军舰队与使用雷达的美军舰队几乎同时发现对方。

属于防御性兵器的雷达本来就没引起日军高层的兴趣,而英勇的日军瞭望员与美军雷达不相上下的表现让雷达的地位更显尴尬。日本海军的雷达研究者,只能在一片轻视与质疑之中缓慢地研发自己的产品。1941年底,日本海军研究所制造出了日本的第一款雷达——11号电探,这种粗劣的雷达在生产了30部之后便宣告停产。11号电探重达8.7吨,机动十分困难,所以,日本海军在1942年研制出了11号电探的“瘦身”版——12号电探。尽管研究人员已经尽力,但12号电探仍然重达6吨,而且峰值功率由前者的40千瓦降至5千瓦,探测距离大幅度下降,后来也只生产了50部。

日军雷达的“瘦身梦”直到在21号电探出现才算小有成果,这种经过重新设计的雷达峰值功率达50千瓦,而全重仅有840千克。1942年5月,21号电探被安装在“伊势”号战列舰上进行海试,实验中,它成功探测到了55千米处的单架飞机和20千米处的“日向”号战列舰。随后的量产型对单机的探测距离增加到了70千米,对机群的探测距离可达100千米,将试验型天线和收发设备一体旋转改为收发设备固定,仅长方形的天线旋转。中途岛海战后,21号电探先后被安装在战列舰、航母、巡洋舰等大型舰艇和“秋月”级驱逐舰、“君川丸”号水上飞机母舰上,并担负起日本海军舰艇主力对空探测雷达的角色。

日本海军对轻量化雷达的研究并未停止,1942年末,工作在150兆赫兹的13号电探开始列装。13号电探使用了1套高4.2米的四段式八木天线,整机重1吨,设计指标对单机的探测距离约50千米,对机群的探测距离为100千米,而实际上13号电探能够探测到150千米外的机群。自1943年起,性能略胜一筹的13号电探逐步取代了21号电探的地位。1944年春,13号电探还被安装在了潜艇上,与艇上的短波电台共用一副升降式天线。潜艇浮上水面前,可以在潜望镜深度升起天线实施对空警戒侦察,尽管不能探测目标的方位,但仍可显著提高潜艇生存性。13号电探的总产量超过1 000台,是二战中日本海军装备最广泛的一型雷达。

早在战前,日本就展开了磁控管的相关研究,虽然起步早,但后劲不足,以致逐渐被英美反超。1936年,日本科学家伊藤常生制造出了能在3吉赫兹频率上产生10瓦功率的磁控管,并因其独特的外形而被命名为“橘”。1939年,日本曾试制出一种10吉赫兹的船只防撞系统,其原理与雷达相同,但由于磁控管产生的功率太小而未能投入实际运用。1940年10月,日本人将功率更高的磁控管装在了一部雷达原型机上,在东京湾的试验中成功接收到了10千米处的船只回波,但仍未引起日本海军的重视。直到1941年初,海军技术研究所才与日本无线公司(JRC)签署合同,要求为战列舰设计一款微波水面探测系统。

1941年10月,22号电探的原型机研制成功,它工作在3吉赫兹频段,峰值功率2千瓦,2套微波波段特有的喇叭天线分别用于收发,探测距离对单机为17千米,对机群为35千米,对舰船为30千米以上。1942年5月,搭载于“日向”号战列舰的22号电探与安装在“伊势”号战列舰上的21号电探同时进行了海试,但22号电探的工作很不稳定,“日向”号舰长松田千秋对其并不满意。随后,22号电探又经过了一系列改进,先后生产出安装在小型舰艇上的“22号改二”及用于潜艇的“22号改三”。1943年7月,搭载在“大和”号战列舰上的“22号改四”进行了成功的试验,探测到了35千米处的战列舰、16千米处的驱逐舰和5千米处的潜艇潜望镜,并引导155毫米副炮对15千米处的靶标进行了射击。1944年后,日本海军的大型舰艇开始普遍列装22号电探,至终战时,其总产量超过300部。

除了陆基和舰载雷达以外,日军还在太平洋战区部署了一款机载对海搜索雷达——空六号电探,它工作在150兆赫北频段,峰值功率3千瓦,探测距离100千米左右。1942年8月起,部分一式陆攻轰炸机和二式飞行艇上安装了空六号电探作为巡逻机使用,1944年,空六号电探还安装在了九七式舰载攻击机上。在多引擎飞机上安装时,空六号采用机头的四元八木天线作为发射天线,位于机翼下的偶极子作为接收天线;而在单引擎鱼雷攻击机上安装时,则采用机身上的偶极子天线阵列,使用这种天线阵时,雷达无法探测到飞机正前方的区域,所以载机在接近目标时需要保持一定的角度。空六号电探的总产量为2 000部,是二战中日军装备数量最多的雷达,同时也是唯一实现量产的机载雷达。


22号电探的样子让人很难联想到它是一款雷达,但事实上,工作波长仅10厘米的22号微波电探是和21号电探同时进行试验的,但其性能表现没有得到海军的认可,一直拖到1944年才普遍装备。日本与美国在微波雷达的研究中几乎是同时起步,但随着战事发展,差距越来越大


13号电探和22号电探是日本海军生产量最大的两款雷达,类似图中这样的搭配在1943年后的日军大型舰艇上很容易找到。图为“春月”号驱逐舰的雷达配置


在科隆班加拉海战中,日本海军“雪风”号驱逐舰上装备的“逆探”在双方交火前2小时就侦收到了美军舰队的雷达信号,迅速向运输船队发出了预警

比美军先行一步的“逆探”

1942年8月,当美军夺取了瓜达尔卡纳尔岛之后,日军驻守新几内亚与所罗门群岛的防卫兵力亟待充实。然而,采取航速缓慢的运输船队向南太平洋上的这些岛屿运输兵员与物资显然过于冒险,所以联合舰队司令山本五十六决定采用驱逐舰来执行这一任务。为避免被美军的飞机和舰船发现,所有的运输任务都在夜间进行,故而日军将其称之为“鼠输送”,而美军则将其形象地称为“东京快车”。

1943年7月12日夜,4艘日本海军驱逐舰欲将陆军第45步兵联队第2大队和1个炮兵中队运送至科隆班加拉岛,第2水雷战队司令伊崎俊二亲自率领旗舰“神通”号轻型巡洋舰与5艘驱逐舰为其护航。美国海军接到情报后,立即派出第18特混舰队前往拦截。途中,美军舰队像以往一样开启雷达执行对海和对空警戒任务,但美国人万万没有想到的是,日军“雪风”号驱逐舰上安装的“逆探”侦收到了他们的雷达信号,提前发现了拦截舰队的行踪。这场史称“科隆班加拉海战”的最终结果是,美军“格温”号驱逐舰被击沉、3艘巡洋舰受创,而日本海军虽然付出了“神通”号轻巡舰沉没的代价,但其它舰只成功掩护陆军部队完成了登陆。“雪风”号在两军交火前2小时向舰队发出了预警,无疑在本次战役中立下了大功。

1942年春,日本海军获得了德国侦测英国雷达的技术情报,随即开展了电子侦察接收机的研制,日本人称之为“电波探知机”,略称“逆探”。研制逆探的技术难度比雷达要简单得多,充其量就是制造出一部能够“听”到雷达信号的高灵敏度“收音机”而已。很快,日本便试制出侦测频率范围为75~ 400兆赫兹的E27型逆探,它配备了用于全向探测的圆柱形(θ型)天线和装有45度倾斜反射板的球拍形定向天线。1943年7月,E27搭载在“山城”号战列舰上进行海试,试验进展十分顺利,所以很快实现了量产。至1944年春,E27共生产了约800台,截止到战争结束,其总产量为2 500台。早期逆探的操作十分不便,需要将整个高频模块全部替换才能改变探测频率,后期经过改进,才能通过表盘进行切换。同年7月,日本海军赶在莱特湾海战之前急速装备了雷达,老式逆探也被替换成了表盘形。

随着美国海军越来越多的厘米波雷达投入使用,日本于1944年底研制出了探测频率为400兆赫兹~10吉赫兹的电波探知机。该型逆探根据探测频率不同而使用两种天线,包括球拍形天线(用于侦察频率1.5吉赫兹以下的雷达)和喇叭天线(用于侦察频率1.5吉赫兹以上雷达)。该逆探也装备了日军潜艇,但由于固定天线很难设置,所以不得不采用手持式抛物面天线,使用中,潜艇必须完全上浮,由手持天线的水测员进行全向搜索。该型逆探的总产量约200台。

虽然日本雷达的研究进程与美军相距甚远,却先于美军在海军舰艇上大规模安装了电子侦察接收机。然而,日军舰艇装备“逆探”仅仅是为了在被敌雷达照射时提供告警,从来没有想过用它来广泛搜集电子情报,为日后开展的电子对抗行动提供依据。所以,日军虽然在行动上抢了先,但对于电子对抗装备的运用水平比起美军还是落后了许多。


E27逆探实际上就是一部高灵敏度的“收音机”,它可以在美军雷达最大探测距离之外侦收到信号,是一种不错的雷达告警设备。图为E27的主机及其铭牌


左侧照片中是一艘“波101”级潜艇,箭头所指处为E27天线的安装位置,右侧为球拍形天线的3D复原图


空六号机载对海搜索雷达是二战中日军唯一实现量产的机载雷达,装备平台包括一式陆攻、二式飞行艇、九七式舰载攻击机等。图为安装空六号雷达的二式飞行艇,注意其机头伸出的天线


1944年6月,美军夺取塞班岛的战役中首次发现了日军的43号电探,该型电探可以控制探照灯或高炮,被日本海军用于重要港口设施的防御,但其性能没有达到预期,产量极少,这也是大部分日军雷达型号的通病

情报搜集逐步明朗

科隆班加拉海战之后,美军陆续获得的情报表明,日军舰艇安装的“逆探”数量已十分可观。不久后,南太平洋战区的美海军舰艇也开始成规模地安装ARC-1侦察接收机。1943年9月,美军对塔拉瓦岛进行空袭的航母编队中编有2艘装备ARC-1接收机的战舰,他们对部署于该岛的日军雷达进行了有效监视,使己方舰载机能够避开敌雷达探测的时间与空域,保证了突袭效果。此次作战也让美国海军认识到,舰艇上除了安装侦察接收机以外,还应搭载测量雷达脉冲重复频率和脉冲宽度的设备,这样就可以对敌人的雷达性能进行更准确的分析。所以,1944年上半年,太平洋战区的美军基地接到了一项紧急任务——为进入战区的所有美军舰艇都装上一套标准化的雷达侦察设备,其中包括1部ARC-1侦察接收机和1部APA-6脉冲分析仪。

至1943年夏末,遂行电子侦察任务的美军飞机和舰艇报告了34个疑似日军雷达的信号,但能够确认的只有在瓜岛缴获的那部11号电探,对于其它类型的雷达,美军依旧一无所知。而就在这一年,日军已经部署了3种舰载雷达,1种机载搜索雷达和4种高炮/探照灯控制雷达。美军必须承认,由于缺少统一的领导机构,所以在南太平洋运用有限的电子战资源时存在协调不力的问题,比如第一批派往西南太平洋战区的2架由B-24改装而来的“雪貂”电子侦察机却被分配至轰炸机部队,莽撞的指挥官居然下令拆除机上精心安装的电子侦察设备,将其作为普通轰炸机使用。终于在1943年末,南太平洋战区司令部第22处成立了,该部门全权负责战区内盟军电子对抗行动的组织协调,之后此类“乌龙”事件才算画上了句号。

自1943年底开始,关于日军雷达的情报开始井喷。11月初,美军在拉包尔地区和“那智”级巡洋舰的低空侦察照片中首次发现了日本海军12号和21号电探的天线。更令美军情报人员大喜过望的是,三个月后,在夺取马绍尔群岛的夸贾林环礁时,不仅发现了一部12号电探的残骸,还缴获了一份极具情报价值的文件。这份文件提到了7种盟军此前知之甚少的日军雷达,尤其是工作在微波波段的舰载22号电探、用于对海搜索的空六号机载型电探以及美制SCR-268雷达的仿制品41号和42号电探,对美军而言都是前所未闻的型号。1944年4月,盟军在新几内亚一座被日军遗弃的机场中发现了空六号电探的接收机。同年6月,在塞班岛又缴获了一架保留有空六号电探完整安装结构和天线的九七式舰载攻击机,此外,美军还在岛上发现了一部用于高炮和探照灯控制的43号电探。

情报人员根据已获知的信息推测,种类和数量激增的日本雷达将对盟军构成巨大威胁。然而,战区内的盟军空勤人员似乎并没有太在意。欧洲战场的盟军航空兵不断向国内提出电子对抗设备的需求,但太平洋战区这边却没有人提这一回事。负责电子对抗工作的美国国防委员会第15处主任盖伊·休茨博士认为,前线的需求可能被保守的军事官僚体系所压制,所以决定亲自前去查证。当他来到太平洋战区时,先前的疑虑很快就被打消了,这里的人的的确确没有把零散部署的日军雷达放在眼里,在轰炸机部队起飞前,空勤人员谈论的是有没有带上骰子、扑克牌和色情杂志,他们似乎并不担心自己有可能会被雷达控制的高炮击落,而是害怕十几个小时的航程会无聊至死。

很明显,日本雷达的数量和性能都没能给盟军带来严重的威胁,在南太平洋的盟军飞行部队怎么也想像不到,他们远在欧洲战场的同袍们所面对的电子战环境有多么险恶。在垂死挣扎之际,德军使出浑身解数,力图降低盟军电子干扰的效能,而最终的结果自不必多说,敬请关注下期文章——《第三帝国的末日》。 [编辑/何 懿]

上一篇回2016年1月第1期目录 下一篇 (方向键翻页,回车键返回目录)加入书签

© 2016 毕业论文网 > 寻找太平洋上的雷达信号(下)