考研第二战不容易过吗?时的电子设备有那么容易坏吗

二战中日本是如何崩溃的?――兼谈中国战区的作用被夸大_图文_百度文库
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二战中日本是如何崩溃的?――兼谈中国战区的作用被夸大
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二战期间的电子对抗
马岩对日本雷达的全面摸底1943年底,波音公司开始向美军交付一种划时代的重型轰炸机——B-29“超级堡垒”。这种最大起飞重量超过2架B-17的超级轰炸机不仅在航程和载弹量上大幅领先于当时的同类机型,在电子战史上,B-29还是第一种在出厂时就为电子对抗设备预留安装空间和线缆的飞机。1944年4月,B-29被部署到印度东北部的作战基地。1944年夏,随着“越岛作战”的顺利推进,通过电子情报侦察、缴获装备实物和档案资料等方式,美军对日本海军雷达部署情况和性能特点已经有了较为全面的了解,但对于分散部署在中国、缅甸、印度支那等占领区的日本陆军雷达依旧一无所知。实际上,当时盟军在东南亚的电子侦察力量还非常薄弱,比起南太平洋上空计划缜密的侦察行动逊色不少。1944年初,英国皇家空军第160特种飞行中队曾派出2架改装过的B-24沿着缅甸海岸、安达曼群岛至苏门答腊的航线执行电子侦察任务,但除了发现少量日本海军老旧的11号电探之外没有什么特别收获。日,“超级堡垒”首次执行作战任务,98架B-29轰炸了泰国曼谷的铁路调车场。另有16架B-29担负电子支援任务,这些飞机上装有BC-348、APR-4、ARR-5、TV-57B等多型可覆盖1.5~1 000兆赫兹频段的侦察接收机和用来读取雷达脉冲宽度、重复频率等重要信息的APA-6脉冲分析仪等价值高达6.4万美元的电子设备,在当时相当于1辆M4A1“谢尔曼”中型坦克(4.6万美元)和1辆M24“霞飞”轻型坦克(1.8万美元)的总价。此次作战中,B-29上的电子对抗操作员除了侦收到日本海军11号电探的信号之外,还在67~82兆赫兹的频率第一次听到了雷达信号的蜂音,当这个可疑信号被输入进APA-6脉冲分析仪时,屏幕上显示出了一个35毫秒的方头脉冲。这一信号来自日本陆军的“多地”-6(Tachi-6)型警戒雷达,是东芝公司对一部美制SCR-270雷达残骸进行研究后制造出的一种脉冲雷达。“多地”-6采用了全向发射天线,在以发射机为圆心,半径100米的圆形阵地上可部署多套接收机,接收天线由人力转动,每部接收机可独立跟踪一个目标,探测距离约300千米,1942年投入使用,广泛部署在日本本土及海外占领区,当盟军发现它的存在时,这种警戒雷达已经部署了200余部。随后不久,B-29转场至中国成都的前进基地,并于6月15日发起了杜立特轰炸东京后对日本本土的第一次空袭,目标是位于九州岛八幡的帝国钢铁厂。在长达14小时的漫长飞行中,16架担负电子支援任务的B-29共侦收到20余部日军雷达的信号。B-29的电子对抗设备操作员在日本占领区的飞行全程都能听到“多地”-6型雷达的信号,而且信号强度没有明显变化,在中国沿海、南京附近、朝鲜半岛南端和日本本土也都发现了密集的雷达信号。B-29的飞行员们还发现,虽然自身被日军雷达长时间跟踪,但并没有遇到预料之中精准的防空炮火和空中拦截,这充分说明了日军雷达在技术水平和战术运用上仍然很不成熟。在南太平洋上风生水起的“雪貂”电子情报搜集计划也在东南亚落地生根。1944年5月底,美军第14航空队在一架B-24轰炸机上安装了2套SCR-584接收机、2套ARR-5接收机、2套ARR-2自动搜索接收机和2套APA-6脉冲分析仪,将其改装成为一架“雪貂”电子侦察机。但这架新晋“雪貂”似乎有些“水土不服”,小问题接连不断发生,在两个多月的改装和试飞中,它曾烧坏一台启动机、漏过油、前轮摆振、撞上老鹰以致翼梁断裂、部分蒙皮在湿热的气候中发生腐烂等。神奇的是,这架B-24在8月13日飞往中国昆明的前进基地之后,就如同脱胎换骨一般,很少发生故障。在随后几个月里,第14航空队的这架“雪貂”电子侦察机多次从昆明起飞,飞往海南、广州、香港、台湾、澎湖等日本占领区,对途中所发现的日军雷达进行标注。作为对日雷达部署情况的庞大情报搜集计划的一部分,第20航空队第3照相侦察中队的5架B-24也安装了一整套电子侦察设备,其中包括覆盖40~ 6 000兆赫兹的雷达侦察接收机、全景适配器、脉冲分析仪、测向仪、信号记录仪以及覆盖550千赫兹~143兆赫兹的通信侦察接收机和钢丝录音机,它们的主要任务是探明硫磺岛以北至日本本岛的雷达部署情况。在夺取马里亚纳群岛后,B-29轰炸机便可以从那里起飞对日本进行轰炸,但因为日本在南方诸岛仍部署有警戒雷达,所以B-29的航线必须小心翼翼地绕过这些雷达的探测范围,以减少日本的预警时间。在执行轰炸任务时,B-29上的无线电对抗设备操作员也会“顺路”搜集一些电子情报。此外,美国海军航空兵执行攻击任务的飞机和在日本外岛巡弋的潜艇也都带回了大量的情报。
雷达侦察接收机的灵活运用还促成了一些战术成果。日,美军“黄貂鱼”号潜艇使用APR-1侦察接收机截获了日军“吕”-55号潜艇上的“二号四型”电探信号,由于天线本身是固定的,所以“黄貂鱼”号通过改变航向确定了辐射源的方位后继续向其逼近,并短促地使用SJ雷达精确测定敌潜艇的位置,最终将其击沉。使用同样的方法,“黄貂鱼”号在4天之内发现并击沉了3艘日军潜艇,取得了显著的战果,同时也有力证明了雷达侦察机接收机的战术价值。至1945年3月,日本雷达的数量和覆盖范围已经全部查明,美军将利用日军雷达和无线电系统的弱点对其发起毫不留情的攻击。太平洋上的干扰战1944年,美国海军启动了在所有大型战舰上安装覆盖350~800兆赫兹频段的TDY大功率干扰机的计划,落实这个规模庞大的计划需要时间,而且TDY无法覆盖350兆赫兹以下的频率,所以有部分舰只安装了原本为轰炸机部队设计的机载干扰机作为过渡。9月,这些干扰机在美军攻占帕劳群岛时对贝里琉和安加尔岛上的日军防空雷达进行了电子压制,成功掩护了发起登陆前对上述岛屿的轰炸。1944年10月,美军为掩盖在菲律宾莱特岛的登陆意图,出动了由17艘航母、6艘战列舰、15艘巡洋舰组成的特混舰队对台湾岛发起佯攻。10月12日夜,约80架装备空6号机载雷达的一式轰炸机和23架装备“多空”-1(Taki-1)机载雷达的四式轰炸机从九州和冲绳起飞,冒着狂风暴雨对美军的特混舰队发起鱼雷攻击。第二天晚上,日军又一次发起同样的夜袭。但由于TDY大功率干扰机无法对日军飞机上150兆赫兹的空6号机载雷达和200~299兆赫兹的“多空”-1机载雷达进行干扰,而能够覆盖这两种雷达频率的干扰机功率太小,在日军轰炸机的近距突击下无法有效保护舰队安全。所以,即便同样装备机载雷达的“泼妇”战斗机奋勇迎击,美军特混舰队的“富兰克林”号航母和“堪培拉”号巡洋舰还是被鱼雷击中了。虽然损失不算大,但仍暴露出了美国海军在较低频段缺少大功率干扰机的缺陷。一项紧急采购计划随即启动,美国本土的技术人员重新设计了TDY的磁控管,美军要求在两周内将第一批覆盖低频段的大功率干扰机安装在太平洋地区的作战舰艇上。在新型TDY干扰机到位之前,装备雷达的日军飞机在夜间频繁偷袭美军舰队,而美军舰艇依然在使用改装的机载小功率干扰机迎战。但由于日本飞行员缺乏系统的抗干扰训练,往往一遇到电子干扰就中止袭击,而不知道如果继续向前逼近,当雷达功率“烧穿”干扰功率时,目标会重新在荧光屏上出现。日军飞机也会偶尔在空袭中投放箔条,但由于缺少有效的电子侦察,不能掌握目标地区美军雷达的工作频率,仅靠猜测来投放预制长度的箔条,所以收效甚微。而美军的电子侦察和干扰行动配合紧密,作战效能远超日军。1944年10月,在菲律宾附近执行任务的电子侦察机首次截获了日本海军21号电探和22号厘米波电探的清晰信号。在发动莱特湾登陆的前几天,一架B-24在苏禄群岛发现了1部监视莱特湾入口的日军搜索雷达。这个发现非常重要,美军派出了一支特种部队在主攻之前摧毁了这部雷达。空袭马尼拉周边目标时,为干扰该地区2部工作在200兆赫兹的日军炮瞄雷达,美军的轰炸机投放了干扰绳。莱特湾登陆成功后,第13航空队第868中队的B-24轰炸机被赋予了摧毁残余日本雷达的任务。该中队的B-24加装了测向天线,可以确定敌雷达信号的方向,并追根溯源,在对日本雷达拍照后用炸弹和航炮将其摧毁。箔条与有源干扰相结合的战术于 1945年初被写入美国海军的作战条令。条令对有源和无源对抗器材的使用时机、规模和方法做出详实的规范。比如,当舰载机转入俯冲或投弹前三分钟需要投放按照敌雷达频率切割的箔条,如有必要也可以对警戒雷达进行无源干扰,如果在作战中发现敌方雷达频率有所变化,那么在后续任务中需携带长度与新频率相对应的箔条等。相对于固定部署的雷达,日军的机载对海搜索雷达对美国海军的威胁更大。为了能够尽快发现日军飞机,美军对安装有电子对抗设备的舰只部署也做出了新的规定。在敌机可能的来袭方向上,距目标约50海里处部署一艘或多艘担负前哨警戒的驱逐舰,它们可以用舰载雷达或雷达侦察接收机来探测敌机;在目标周围15海里范围内,部署可对战斗机进行引导的驱逐舰;除舰队旗舰外,各种舰船都可充当雷达前哨警戒舰;装备干扰机的小型舰艇分布在被保护舰船周边约2海里处,在敌机可能来袭方向可酌情加强。1945年3月底,美军开始对冲绳发起猛攻。根据之前探明的雷达分布情报,在冲绳有12部警戒雷达。为了保护登陆舰队,美军在30艘登陆艇上安装了额外的干扰机,频率扩展后的TDY大功率干扰机也在大型舰艇上投入了使用。为守护这个距离九州仅500余千米的岛屿,日军的反击十分凶猛,昼夜不分地对美军舰队发动空袭,“神风”特攻队在装有雷达的领航机带领下也参加了战斗。担负雷达前哨警戒的36艘美军驱逐舰位置孤立而暴露,遭受了6艘沉没、13艘重创、5艘轻伤的惨重损失。一番血战过后,太平洋上的大规模海战告一段落,日本本土成为了美军最后一个目标。
对日本本土的终极惩罚进入决战阶段,美军飞机所要面对的日本防空系统与一年前在德国面临的境况有着天壤之别。德国在二战之初就研制出了性能可靠的警戒和炮瞄雷达,而日本没有;德军拥有使用雷达引导战斗机的丰富经验,而日本没有;德军拥有装备雷达的夜间战斗机和飞行员队伍,而日本没有;德军在盟军轰炸机的干扰压力下不断对现有雷达进行改进,对雷达操作手进行了系统化抗干扰训练,而日本没有。日本的防空系统还存在一个难言之隐,就是军种的割据。日本的国土防空由陆军负责,而港口、海军基地的防空由海军负责,两个军种拥有独立的雷达、高炮和航空兵,鉴于两军有着互相不待见的“优良”传统,即使帝国命运到了最危急的时刻,两军之间的合作仍十分有限。陆海军飞机连敌我识别器的频率都不同,也就是说日军雷达无法判断所发现的飞机究竟是真正的敌人还是来自天皇麾下的另一个军种。一般情况下,美军不会把日本的警戒雷达放在眼里,因为这些雷达的操作手只能在屏幕上眼巴巴地看着美国飞机胡来,美军飞行员可以纵情享受“知道你看不惯我,却又干不掉我”的美妙感觉。而真正需要美军干扰的只剩下一些高射炮和探照灯控制雷达了。日本陆军装备的火控雷达主要是工作在185~205兆赫兹的“多地”-1和“多地”-2(基于美制SCR-268雷达研制),72~84兆赫兹的“多地”-3(基于英制GL MK2探照灯雷达研制)和187~214兆赫兹的“多地”-4(基于美制SCR-268雷达研制)。海军的同类雷达为工作在187~214兆赫兹的四号一型/二型/三型电探(海军对SCR-268雷达的仿制品)。美军经过分析后认为,日军使用的全部雷达仅相当于盟国1941年的技术水准,因而使用1942年后开发的电子对抗措施就足以“碾压”日军防空系统。日,300余架B-29轰炸了东京西北的中岛发动机厂和名古屋的三菱发动机厂。此次攻击中,9~11架B-29为1个中队,配备10部对185~205兆赫兹频段进行阻塞干扰的APT-1干扰机和2部对“漏网之鱼”实施瞄准干扰的APQ-2干扰机,而对于频率更低的“多地”-3雷达,参与攻击的飞机共携带了13 000包RR-3/U型干扰绳,以每分钟10包的速率投放。此次空袭有5架B-29被击落,损失率为1.6%。5月,日本人部署了更多的火控雷达,使美军的损失率有所上升。5月23日和25日夜,美军轰炸机在东京上空的损失率达到3.3%和5.6%。美军对此的应对方案是增加干扰机的数量,能够覆盖“多地”-3雷达频段的ARQ-8干扰机也被研制出来,解决了此前无法对其实施有源干扰的问题,此外,为B-29安装更多瞄准式干扰机的计划也启动了,目标是让瞄准式干扰飞机的数量达到B-29总数的一半。与此同时,将B-29改装为专用干扰飞机的设想出现了,新机型的代号是“豪猪”。然而,为了覆盖日军火控雷达的全部频段,“豪猪”至少需要携带8部200兆赫兹频段干扰机、5部78兆赫兹频段干扰机和2 000包干扰绳,即便对B-29这样的大型飞机来说,如此众多设备、天线、线缆、电源的布置也是一个十足的难题,直到战争结束,这个理想化的超级干扰飞机也没有变为现实。为解决燃眉之急,美军每个轰炸机联队都调配出4架B-29,为其安装6部以上的干扰机,自行改装成为“过渡型豪猪”。由于不能在单架飞机上实现全频覆盖,所以每一架“过渡型豪猪”的配置都有所不同,这样4架飞机可形成互补。7月16日夜,美军4个轰炸机联队共出动488架B-29轰炸机和6架“过渡型豪猪”干扰机对日本大田、平塚、沼津和桑名发起联合空袭,在专用干扰飞机和轰炸机携带的自卫干扰机的保护下,美军没有损失一架飞机。振奋人心的干扰效果很快让B-29干扰飞机赢得了“守护神”的绰号,就连无线电操作员在空勤人员中的地位都有所提升。有时,即便空袭目标附近没有雷达威胁时,在轰炸机机组的强烈要求下,联队也会派出“守护神”飞机伴飞。在巨大的防空压力下,日本对获得高性能火控雷达的渴求更加强烈。早在1944年1月,日本就用潜艇从德国运回了“维尔茨堡”炮瞄雷达的部件和图纸,结果陆军和海军还是按照互不通有无的老规矩闷头对这种德国已量产了4 000部的雷达展开仿制,但因为技术差距实在太大,直到日本投降也没能拿出可供生产的产品。机载截击雷达方面,日本海军曾试制FD-2和“玉”-3两种雷达,计划装备在夜间战斗机上,但产量极少,未成气候,绝大部分战斗机飞行员只能依靠肉眼寻找目标。为了提高雷达的抗干扰能力,日本陆军和海军都提出了扩展雷达工作频率的计划,但美军的大规模空袭让工厂和实验室忙于疏散,元器件也供应不上来,使雷达的任何改进工作都无法正常进行。从1944年6月到1945年8月,B-29“超级堡垒”在14个月内无情地执行着摧毁日本的大城市和工业基地的任务,但还有一个绝密使命在等待着它——投放原子弹。美军已经在此前的电子侦察飞行中发现,当单架飞机突入日本领空时,日军的火控雷达不会跟踪,这让原子弹载机的单刀直入成为可能,但电子对抗军官的任务却并不轻松,反而比以往任何时候都要紧张。原来,为了在预定高度爆炸,原子弹上装有4个雷达引信,这种由APS-13护尾雷达改装成的引信工作在410~420兆赫兹,如果在这一频段出现功率足够大的信号,就有可能让核弹提前引爆,不仅会降低冲击波的破坏效果,还有可能使载机化为灰烬。虽然各方面情报都未显示日本拥有这一频段的雷达系统,但几种工作在200兆赫兹左右的日军雷达也有可能产生400兆赫兹的谐波。在两次投放任务中,B-29上的电子战军官雅各布使用APR-4接收机严密地监视着这个频段,如果发现危险信号,雅各布可以随时遥控切断雷达引信的电源,让原子弹依靠备用的气压引信和触发引信在预定高度或地面爆炸。最终,令人担忧的信号并未出现,2朵狰狞的蘑菇云让这场世界大战戛然而止。第二次世界大战以法西斯的全面垮台而告终,在电磁频谱领域的明争暗夺却延续了下去。二战中层出不穷的新概念电子设备及应运而生的对抗方式,依旧值得今天细细品鉴。下期开始,本系列将脱离时间叙事的形式,继续为大家介绍电子对抗史中的关键事件,敬请关注《二战期间的电子对抗15——导弹的脆弱童年》。
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二战期间的电子对抗(17)
马岩第二次世界大战中,无线电已被交战各国广泛使用,对信号源进行测向定位的技术也迅速发展起来。而且,随着各国军队机械化程度的提高,传统导航的效率、精度和有效距离都已无法满足军事活动的要求,无线电技术也当仁不让地进入了导航领域。今天,我们就来看一看二战期间无线电测向与导航的发展。基本技术的演进早在1888年,著名科学家海因里希·赫兹在证实电磁波存在的一系列实验中便使用了环状天线。在实验中,环状天线展示出了与偶极子天线完全相反的方向特性,当环状面与电波平行时,天线接收到的信号最强,而环状面与电波垂直时,天线接收到的信号强度为0。20世纪初,人们开始利用环状天线的方向特性来为辐射源定位。早期的无线电发射机大多工作在中长波段,由于较长的波长与大地的耦合作用小,非常适于远距离传播,所以在年间,长波信号测向是无线电研究的主要项目之一。同时,天线的效率还取决于尺寸大小与工作波长的关系。绝大多数天线的长度至少要达到波长的四分之一,在实际应用中,尺寸达到二分之一波长的“半波偶极子”非常常见。而要在长波波段“吃得开”,环状天线的直径往往很大,通常还要用多个环相连接来增强信号。早期的测向系统采用了一个可以旋转的环状天线,操作手首先将接收机调谐到一个已知的无线电发射台,而后旋转天线直到信号消失,此时天线与发射机的方向垂直,但只靠一次测向无法确定发射机在天线的哪一边,所以操作手需要进行多次测向或依靠其它导航信息来确定发射机的方位。1909年,埃托雷·贝里尼和亚历山德罗·托西的一项发明让无线电测向技术又前进了关键的一步。“贝里尼-托西”或称“B-T”测向仪使用了两个垂直放置的三角环状天线。天线接收到的信号被传送到缠绕在木质框架上的线圈中,在这个易拉罐大小的框架中,信号被原样“重建”,安装在这里的一个独立的环状天线对重建的信号进行测向。在这个精妙的设计中,由于主天线无需转动,测向装置的实用性大大提高,很快就在航海导航中推广开来。早期无线电测向仪主要和长波信号打交道,然而,同样的技术用在更高频率时却遇到了意想不到的问题。拿短波来说,它能够被电离层反射,所以短波不会像中长波那样老老实实地贴着地面传播,接收机收到的信号可能是自辐射源直线传来的,也有可能是经过电离层反射了一次甚至多次的,这给判定来波方向带来巨大的麻烦。解决这一问题的是1919年诞生的爱德考克天线,它采用了4根天线,只接收地波,滤除了来自电离层反射的天波,这让高频无线电测向成为了可能。战功赫赫的高频测向“哈夫-达夫”(Huff-Duff)测向仪是二战中英国皇家海军广泛使用的一种无线电测向系统,它的名字来源于高频无线电测向(HF/DF)的代号。1926年,后来成为英国雷达研究领军人物的沃森·瓦特发表了一篇关于雷暴预警系统的论文,该系统利用无线电测向原理定位闪电产生的电磁波来判定雷暴的位置。尽管论文是公开发表的,但似乎并未引起其他国家的注意,这项技术得以在秘密状态下继续朝测向和导航领域发展。随着各项配套技术的不断成熟,终于在1930年代末形成了“哈夫-达夫”的雏形。大战爆发前,为了应对德军轰炸机的威胁,英国在不列颠群岛紧急部署了“本土链”雷达系统。为尽可能增加预警时间,“本土链”雷达全部位于沿海地区,波束面向欧洲大陆,这意味着英国内陆地区没有雷达覆盖,只有依靠新成立的观察部队对内陆空域进行目视搜索。面对大规模空袭,目视跟踪还将就顶事,但要引导机体更小、飞得更高的战斗机就力不从心了。为解决这个问题,1937年夏,战斗机司令部司令休·道丁要求每个防区都要有3个“哈夫-达夫”测向站对战斗机上的无线电进行三角定位。但由于“哈夫-达夫”的关键部件之一——阴极射线管的产能不足,所以直到1937年末,29个防区中只有5个完成了测向站的部署。1938年,皇家空军不得不采购一批机械版的“B-T”无线电测向仪来应急,等到阴极射线管供应到位后,再升级为“哈夫-达夫”。为了便于被“哈夫-达夫”测向,每个战斗机小队还装备有2部“皮普-斯格维克”发射机,这种以2个漫画形象命名的发射机每分钟会发射时长14秒的1千赫兹连续音频信号,由于发射时间足够长,且人耳对1千赫兹的声音非常敏感,让“哈夫-达夫”操作手的测向效率大为提高,同时还顺带起到了敌我识别器的作用。1940年初,战斗机司令部的防区已全部完成了“哈夫-达夫”测向站的部署,为不列颠空战提供了有力保障。在大西洋战役的寻猎德军U型潜艇的行动中,“哈夫-达夫”也发挥了重要作用。在“哈夫·达夫”问世之前,普遍应用的测向方法需要操作人员监听来自目标船只的无线电信号,并小心翼翼地调节一个精密的拨盘来确定目标与监听站的方位角。当被测信号是莫尔斯码或断续的信号时,这一过程将会更加艰难。所以,这种测向方法通常需要信号至少持续1分钟才能奏效,如果时间不够,测出的角度值就会有较大误差。因此,为了使发报时间最小化,减少潜艇暴露的可能,德国海军首先将常规报文压缩为短编码,再通过恩尼格玛加密后快速发出。一名熟练的德国海军报务员拍发一份典型的短编码报文大约需要20秒钟,使用传统方法对其测向定位非常困难。然而,“哈夫-达夫”可以直接在阴极射线管上显示方位角数值,操作手不再需要调节刻度盘就可以方便地读取,测向时间可控制在数秒之内,让德军的短时编码毫无作用。皇家海军的“哈夫-达夫”测向站最初部署在不列颠群岛和北大西洋沿岸,在实战中的的测向距离令英国人十分满意,但美中不足的是测向精度仍相对较低。1944年,英军建立了以5个岸台为一组的定位群,以5个测向站的测量数据相平均的方法提高测量精度。在英国本土有4个这样的定位群,在冰岛、加拿大和牙买加建立定位群的工作也列入日程。后来,更严谨的统计学算法代替了简单取平均值的方式,操作手需要将方位角读数进行分级,将相对可靠的数据赋予高权重代入计算。1942年,随着阴极射线管产量和可用性的提高,“哈夫-达夫”摆脱了此前生产数量的限制。同时,投入生产的改进型产品还装备了可以自动扫描目标频段的连续调谐马达,当侦测到信号时能够立即报警,操作手就可以赶在信号消失前进行快速微调,进一步提高了测向速度。改进型“哈夫-达夫”被安装在了护航舰艇上,当德军潜艇被测向之后,英军会派遣猎潜艇和飞机对该方向进行搜索,并使用雷达和声呐进一步确定潜艇的位置。直到1944年,德军才发觉即使发送短代码也不能逃脱“哈夫-达夫”的测向,随即开始了“信使”猝发通信系统的研究。“信使”可以将报文的发送时间压缩至454毫秒以内,极为短促的信号让盟军完全无法截获、破译和测向。但是,正如纳粹许多划时代的“黑科技”一样,“信使”直到战争结束也未投入使用,让“哈夫-达夫”得以继续发挥作用。据统计,在二战中被击沉的U型潜艇总数中,有24%要归功于“哈夫-达夫”测向系统。信标——电磁空间中的灯塔利用传统导航技术确定自身位置通常采取这样的方法:首先在航图上找到一个已知的地标或灯塔,然后再用光学测量仪器测出该地标与真北/磁北方向的夹角,由此可以在航图上画出一条经过该地标的直线,而后再寻找另一个地标重复以上过程,得到另一条直线,而测量者自身就处于两线的交叉点上。虽然测出2个地标的方位角就可以确定自身位置,但为了提高精度,往往在实际运用时会选择3个以上间隔一定角度的地标。虽然上述方法十分简单可靠,但不难看出,能见度是传统导航方法的重要制约因素。为了克服天气影响,无线电测向技术被引入,传统航标被无线电发射台取代,称为“信标”,而光学测角仪被无线电测向仪取代。虽然技术改变了,但所用的基本原理并没有变,只不过是将原先的实地测量转移到电磁空间中而已。使用无线电测向进行导航在二战中应用颇为广泛,在许多飞机背部或机身下部都可以见到的环形测向天线就是一个很好的例证。早期的测向天线需要用摇把摇动,飞行员或领航员通过听辨信标信号来寻找“零点”,40年代后出现了电动旋转的自动测向仪和可以显示信标与机身相对角度的无线电罗盘,让导航变得更加精确和轻松。飞行员只要选择几个信标台,并使飞机与之保持相应角度,就能够按照预定航线顺利飞抵目的地,为远程飞行提供了可靠的保障。在使用测向仪进行导航时,不仅可以选择专用无线电信标,还可以选择其它位置已知的大功率发射台或民用广播电台进行测向。为防范德军飞机以BBC广播电台作为导航信标,早在正式宣战前的几个月,英国广播公司就制定了相关预案,在战争爆发后,英国境内的所有广播电台都调谐到了同一个频率上,让敌人无法对指定的电台进行测向。 对英空袭期间,德国人在其本土、挪威和法国设置了80个中长波信标台,而每天最多启用其中的12个,其余作为备用。每个信标都有独立的频率和呼号,至于当天启用哪些信标,只有德国人自己知道。要干扰这些信标台,可以选择两种方法:一是使用宽频段大功率干扰机将这些信标覆盖,但英国国内的大功率发射机数量稀缺,即使将国内所有符合要求的电台改作此用,仍然需要4~6周时间才能做好准备,况且,即使大功率干扰台成功启用,德军也有可能很快就会摸清干扰机的精确位置,反将其作为信标为其导航,精度则比使用欧陆的小功率信标台更高;另一种方法是使用小电台将收到的德国信标信号重复发射出去,将其“伪装”得与德国信标一模一样,让德军飞机无法辨认接收到的信号究竟是来自真实信标还是干扰机。相比之下,第二种方法的优势显而易见,英国只需要设置30个左右的伪信标就足够了,德国也不大可能同时启用更多数量的信标台,因为那样会让自己的飞行员也弄不清楚,而且,这种方法对于德国间谍在英国境内设置的秘密无线电信标同样有效。1940年7月,由英国邮政总局设计的信标干扰机开始部署,很快就给来袭德军飞机的导航带来了麻烦,甚至于有些飞机会误降在英国机场。1941年7月和10月,英国的伪信标分别成功“诱骗”1架Ju-88和1架Do-217,这两架完好无损的德军先进机型成为了皇家空军绝佳的研究对象。使用简便的逆向测向由于用无线电测向法来导航定位需要安装专用的设备和天线系统,而且天线还要尽可能大些才能保证精度,往往在小型车辆或单座飞机上很难找到足够的空间。因此,人们又将旋转天线系统搬回了地面,变成了“逆向测向”的方法。当地面站的天线旋转至一定角度时(通常是正北),发射机会以莫尔斯码广播台站识别字母,这样接收者就可以确认自己正在收听的台站是否正确。接下来,随着天线的旋转,接收者会听到信号的峰值和零点,根据环形天线的特性,峰值应当在天线环面的切线方向,也就是“顺”着天线的方向,而零点应在天线环面的法线方向,也就是“迎面”方向。最后,用听到莫尔斯码和峰值/零点的时间差,乘以天线旋转的角速度,就可以算出地面站的方位角。逆向测向将复杂性集中在地面站,而对于使用者来说,除一部普通的无线电接收机外无需安装其它专用设备。第一个采用逆向测向方法的无线电导航系统是德国的“德律风根罗盘发射机”,只不过它所使用的是一系列呈倒“V”字形架设的双极天线。16条这样的天线围成一圈,形成了一个倒扣的伞形,并按照次序逐条进行发射。这样一来,虽然这些天线本身固定不动,但空间中形成的波束是旋转的。在年,德国建设了2个“德律风根罗盘发射机”,供齐柏林飞艇在英吉利海峡和北海上空导航使用。1929年,英国也部署了首套逆向测向导航系统,并依据部署地点将其命名为“奥福德岬旋转无线信标”,简称“奥福德岬信标”。奥福德岬信标台以288.5千赫兹的频率发射调幅连续波信号。信标台巨大的环形天线以每分钟1圈的速度旋转,当天线旋至北方时,会以摩尔斯码发射台站识别字母“V”,然后恢复发射连续信号。导航的过程十分简单,操作人员只要将电台调谐到288.5千赫,然后等待“V”字的播放,当“V”出现时按下秒表开始计时,当信号消失时再次按下秒表停止计时,读出所用的时间,再乘以6(每秒旋转的角度)就得到了接收机和信标台的方位角。有趣的是,奥福德岬信标每工作5分钟就要休息5分钟,所以英国在法恩伯勒建设了第二个同型信标台,频率相同,识别字母为“G”,两个信标台以5分钟为周期轮换工作。奥福德岬信标的有效距离达到185千米,最高精度为1度。1938年,德国洛伦兹公司的电子专家克莱默博士发明了“厄勒克特拉”多向信标,并以此为基础在二战初期研制出了“太阳”(sonne)通用导航系统。“太阳”也没有使用可旋转的环形天线,而是使用了3座呈直线排列的天线塔,相邻天线的间距为1千米,精心设计的馈电方式令其波束图犹如花瓣一般。巧妙的信号调制方式让“太阳”的波束以30秒为周期缓缓转动,导航员只需要数清听到的莫尔斯码“点”或“划”的数量即可算出方位角。后来,还出现了汇有不同地区“点”“划”数量的专用导航图,导航员甚至无需计算就可直接从图上读出与某个导航台的方位角数值。从1940年开始,德国在西班牙、挪威、荷兰、法国等地区建设了18座“太阳”导航台,在大西洋区域为德军飞机和潜艇提供导航服务。“太阳”的工作频率为300千赫兹,有效距离远达1 800千米,精度可以达到0.25度。即使在今天看来,这样的精度也不算低了。1943年,英国发现了德国在西班牙北部部署的一座“太阳”导航台,并对其进行了航拍,计算出了它的发射特性。1944年,德国U-505号潜艇被美国海军俘获,盟军随即掌握了包括“太阳”导航台在内的一系列绝密资料。适逢英国的“前进”导航系统由于作用距离短,无法有效覆盖北海海域,而大西洋的布雷和反潜任务都急需高精度导航,英国人正在为此发愁。而“太阳”对使用者来说是一个完全开放的系统,只需要一部普通的无线电接收机和一个会算数的导航员就够了,这让英国人大喜过望,毫不见外地将“太阳”导航台改了个名字叫“康索尔”(consol,意为“被照耀”),直接为己所用。英国海空军对“康索尔”简直是一见如故,越用越好用,越用越爱用,以至于对其产生了严重的依赖性,甚至当西班牙的一座导航台因缺少零件而中断发射时,英国的电子专家把皇家空军的备用件调拨出来,让这座导航台恢复了工作。即使在二战结束之后,英国仍然乐此不疲地使用着“太阳”的后裔“康索尔”,一直到1991年才最终停用。
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