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【翻譯】美軍夜戰雷達及夜戰航母發展史

樓主 ivon852 ivon852
艦これ出的美國夜戰機種有F6F-5N和TBM-3D,航母則有Saratoga,本文會簡述雷達的運用狀況,包括戰鬥機和企業號、獨立號,並附上海爾賽上將對夜戰航母的評價。

The Night Fighters - Chapter 11 of Radar and the Fighter Directors
作者: 前美國海軍上校David L. Boslaugh
譯者: Ivon852

*以下圖片若無特別註明皆是引用自原始網站。

美國海軍的機載雷達發展史

美國海軍的第一個機載雷達,可能是自英國借來的英製空對艦雷達(Air to Surface Vessel)和機載攔截雷達(Airborne Intercept),或是由美國廠商自行生產的仿品。

1941年,航空局要求美國海軍研究實驗室(NRL)研製搜索用雷達。為盡快達成要求,NRL把515MHz(波長0.58M)的雷達高度計轉為搜索之用。
該雷達又稱XAT,在飛機二側翼尖的下部各裝一根八木天線。單邊機翼的天線可搜索以該邊機翼延伸達25英里的距離,或是可以讓二根天線都指向前方,使其波段重疊於需要鎖定的目標上。

如圖所示,箭頭所指的就是天線安裝處,指向前方即為返航模式。

電波接收器會在二根天線之間高頻率切換,並在螢幕的垂直基準線兩旁形成二個光點。光點在垂直線上的位置表示距離。若是鎖定前方目標的模式,飛行員必須改變飛機方向,讓二個光點的大小相同,表示正直直的往目標接近。這個雷達用於對空和對艦都是不錯的選擇。

1942年到1944年,加拿大皇家砲兵團(RCA)、班迪克斯、西屋電氣公司簽下了生產合約許可。名字改稱做ASB,共生產了26000組,是二戰雷達產量之冠。ASB成為了美國海軍運用最廣泛的雷達,除裝載在一些早期型的F4U-2夜戰外,尚裝備在魚雷機、俯衝轟炸機、巡邏機上。轟炸機和巡邏機一般都由駕駛外的乘組員操作雷達,單座的戰鬥機則需要駕駛自行操作。

ASP雷達的螢幕樣式。(對詳細雷達操作有興趣的可以點進去下方的網址,裡面有詳盡使用教學)

1942年四月,宣示計畫(Project Affirm)在羅德島昆塞特角的海軍航空站成立了一支開發夜間戰鬥機的單位。為海軍和陸戰隊開發和測試新的夜間機種。此外他們還負責制定運用戰術,為早期的夜間戰鬥機中隊訓練專門人員以及夜間戰鬥機指揮官。基礎戰鬥機指揮學校的畢業生便會來此接受進一步訓練。1944年,第二間學校在歐胡島上的巴伯斯角(Barber Point)的海軍航空站成立,用於訓練夜間戰鬥機中隊以及夜間戰鬥機指揮官(簡稱FDO)。

英國的多腔磁控管是機載雷達的理想材料,比起以公尺為單位的波長,以公分為單位的波長不只可容納更小的天線,還能提供更遠的搜索距離、相位和更精準的海拔高度。如此一來天線和電子元件就能盡量做小,雷達幕以外的元件可掛在機翼下的莢艙,或是裝在機翼前端。

宣示計畫與麻省理工輻射實驗室和斯佩里陀螺儀公司(Sperry Gyroscope Co.)合作研發出了第一個雷達。 斯佩里公司負責開發ASB雷達的改進版,使其可以小到安裝在單座夜間戰鬥機上。 斯佩里公司推出了以三公分左右為單位的多腔磁控管,稱為AIA,將其裝在VFN-75夜間戰鬥機中隊的海盜式的右翼前方莢艙。 該中隊同時也是夜間戰鬥機開發單位所訓練出來的。

AIA有二種模式: 搜索和瞄準。 在搜索模式中,儀表板上二英吋的小螢幕會以點和基準線顯示的相對位置來表示目標的距離、相位、海拔高度。 點在基準線上方的距離表示實際的距離, 以左或右表示相位。 距離一拉近,訊號會分成兩個點,左邊的點仍表示距離,與螢幕中心的左右位置表示相位,右邊的點則是以跟左邊點的上下位置來表示海拔。 接近到約半英里的距離時,飛行員會切換到瞄準模式,點會變成上下左右的方向指示。這款雷達還提供信標功能,可導航飛行員飛回母艦。

F6F-5的莢艙就是雷達安裝處。安裝在F6F-5N的是AIA的改良版: AN/APS-6

座艙內雷達配置

AIA的設備示意圖。

1943年1月,美國船舶局與西屋電氣公司簽訂了設計與生產改進版AIA雷達的合約,新產品名叫AN/APS-6。1944年三月開始交貨。雷達生產了幾百座,多裝在格魯曼F6F夜戰上,一部分則裝在沃特F4U夜戰。

海軍航空站在聖西蒙島的海軍雷達訓練學校

學校的成立

1935年,喬治亞州格林郡委員會認識到未來航空業對該郡和不倫瑞克市的重要,便決定在布倫瑞克市聖西蒙島上鋪設一條15英里的現代化跑道。1938年開幕,新機場名為麥金農,提供定期航空及包機服務,同時吸引了一些擁有私人飛機的客戶。二戰爆發後,民間航空輔助(Civil Air Patrol)第六部門將麥金農作為基地使用,1942年7月海軍把該機場買下,並重新命名為聖西蒙海軍航空站。該航空站開始了它訓練格魯曼F4F飛行員的歲月,但是一年後有新任務在等著它。

1944年的聖西蒙海軍航空站

1943年3月,諾福克戰鬥機指揮官學校(Norfolk FD School)人滿為患,也沒有擴充的空間,可戰鬥機指揮官的需求卻是日益增加。海軍作戰部副部長和航空局局長建議成立一所可以容納同時足夠海軍人員和陸戰隊員的學校。一個月約有25個陸戰隊隊員及100個海軍將校。 1943年5月8日,海軍作戰部部長指示諾福克遷到喬治亞州的聖西蒙島海軍航空站,並命名為海軍雷達訓練學校,用於訓練作戰中心人員以及戰鬥機指揮官。 珍珠港的卡特營(Camp Catllin)雷達訓練學校降級為訓練緊急替補人員及戰鬥機指揮官進修培訓用。

美國海軍雷達訓練學校在五個禮拜後開始在陸上及船上訓練陸戰隊和海軍人員。航空站裡的軍機的任務為充當實地演練的攔截機,以及「來襲的敵機」。 七個全副武裝的資訊中心複製了數艘新造艦上的CIC火控系統,並且實地裝上了雷達。 其餘CIC和雷達則裝在站外。 教官一開始由49人組成,大多曾任艦隊戰鬥機指揮官。 其中一名教官來自英格蘭伊奧費頓海軍航空站(即英國皇家海軍戰鬥機指揮學校)。 船上的學員一開始人數平均250人,因故損失的人員約為14%。

作為學生宿舍的飯店,旁邊的塔設置了雷達。

戰末時,學員平均有500人,教官有440人,平民雇員131人,595入伍人員。 1947年,海軍將其資本改善之後,歸還給格林郡政府。

課程內容

聖西蒙海軍航空站主要有如下四項課程:

1. 三個月的基本攔截訓練課程,包括CIC操作以及戰鬥機指揮。 畢業生至少要完成10次實地CIC攔截,以及4次外部可識範圍內攔截。

2. 一個月的船上人員課程,讓船上的CIC人員熟悉戰鬥機指揮的規範,但不會授予攔截士資格認證。 第四個禮拜主要是實地攔截訓練。 有CIC經驗的人員可以再多訓練一個月,取得二級攔截士資格。

3. 進修課程,10名以上阿格斯(Argus)地面戰鬥機指揮人員和CIC人員,訓練人數通常是35人左右。首二週要在船上跟前阿格斯人員熟悉CIC的操作,並教導船上人員最新科技以及新興戰術。 隔一個月為實地攔截訓練,並熟悉各艘船上不同的CIC佈局和功能。 表現好的學員可被選為參與第4項課程。

4. 一個月的地面指揮攔截(Ground Control Intercept)課程,可作為在戰鬥機指揮方面表現優秀學員的額外課程。 強調夜間攔截,完成培訓需至少50次模擬攔截和25次實地攔截。 若課程人數過少,學員可能就要改進行100次實地攔截。 夜間攔截使用的多為SM三維雷達,完成此課程可授予攔截士資格。

機場上停放的軍機,攔截通常是F6F,扮演敵機的是SB2C。


夜間戰鬥機指揮官培訓

此項訓練十分特殊,遠超日間戰鬥機指揮,命令的傳遞更為困難。 日間,FDO的職責就是將攔截機帶往目標的附近幾英里,最好還有高度優勢。只要能在飛行員起飛後保持目視接觸就好了。 夜間攔截則是,FDO要率領戰鬥機跟在敵機身後,保持相同方向,飛的稍快,稍微比敵機低一些。 目標即是要保持在雷達能探測到的距離內。如果失去雷達訊號,他得想辦法重新尋找。 夜間戰鬥機指揮有多麼困難,從飛機指揮手冊上可見一班:

「...指揮官必須明確知道他飛機的方向,飛行員必須要有絕對的自信,只有在他體認到這個責任多麼重要,才能勝認這個職位。」

因為基本上飛行什麼都看不到,指揮官還得讓戰鬥機遠離友軍砲火。如果甲板停滿了,還得負責清空和排除其他障礙。同時必須和部下有良好通訊,即時時保持雙向通訊。如果通訊出現問題,FDO得馬上通知該飛行員。

日間的戰鬥機指揮官可選擇看圖表或直接從PPI螢幕進行指揮,而夜間大多就只能看PPI螢幕。旁邊有輔助人員協助測繪和計算敵機的方向、速度。 這樣FDO就能在螢幕上看到我機和敵機的相對位置。FDO要從飛機儀表來判斷方向、速度、高度。 如果在敵機進入火炮射程內,又沒有高度探知雷達時,FDO就得使用船上的微波火控雷達。 在夜間攔截中,FDO下命令的頻率遠遠超過日間指揮官。

F6F-5N的雷達幕判讀。

因為時間有限,指揮術語必須盡量縮短。 首次的攔截訊號,FDO會插入bogey這個字,這樣飛行員就會知道這不是演習或巡邏,而是真正的攔截任務。 即使訊號傳遞有很長的間隔,FDO至少都要每分鐘確認一次訊號是否暢通。夜間戰鬥機指揮必須熟悉三種攔截形式: 追蹤曲線、訊號截止(cut-off vector)、迎面攔截。 最後一種最考驗技術,因為攔截機必須在正確的位置迎面攔截到敵機,開始切入的時機至關重要。

第一個夜間戰鬥機中隊

1942年11月16日,北卡羅萊納州櫻桃角的海軍陸戰隊航空站,成立了第一個夜間戰鬥機中隊「VMF(N)-531」,由中校Frank H. Schwable指揮。 該中隊一開始訓練的機種為單引擎SNJ高級訓練機和布魯斯特SB2A-4偵查轟炸機,隨後改為雙引擎的洛克希德PV-1,裝有英國AI MK.V雷達,機首下部裝有3挺.50機槍。

1943年4月1日,VF(N)-75,首支全部裝備夜間戰鬥機的中隊,在羅德島昆塞特角成立,由指揮官W. J. Widhelm指揮。 中隊裝備有配備ASB雷達的F4U-2,直到F4U航艦起落的問題解決之前都是陸基單位。 1943年7月,陸軍航空隊指揮部接管了瓜達康納爾島的戰鬥機指揮,海軍陸戰隊仍繼續指揮附近拉賽爾群島的機場。9月,VMF(N)-531中隊進駐該島。 海軍陸戰隊自行設置了擁有高度探知功能的地面指揮攔截雷達,用於協助沒有高度探知功能的夜間護衛機隊。有時候,他們也負責導引海軍戰機。

2019冬活E2...南方棲鬼腳下那一小塊就是拉賽爾群島。

10月31日,陸戰隊空中指揮中隊VMF(N)-531的海軍中校H. D. O’Nei在少校T. E. Hicks和技術中士Gleason的指揮下,在日軍對拉賽爾島的夜襲中擊墜了一架一式陸攻。首開太平洋艦隊中夜間戰鬥機的擊墜先例。
10月2日,VF(N)-75進駐離拉賽爾島附近的新喬治亞島蒙達機場。第一年海軍和陸戰隊運用夜間戰鬥機,在太平洋戰場上共擊墜了39架日機,其中VF(N)-75和VMF(N)-531佔了9架。

VMF(N)-531隊徽(Wikipedia)

在索羅門群島戰役中,有時似乎有夜間戰鬥機的存在,就能阻止日本的攻擊。1943年8月,第22驅逐大隊的指揮官在行動報告中寫道:

「日本人明顯不喜歡我們的夜間戰鬥機,一旦夜間戰鬥機的掩護減弱,他們就會大部隊挺進。他們毫無疑問有在監視我方的戰鬥機動線,並知道何時我們會減弱掩護力道。」

曾有一個FDO傳了指令給不存在的夜間戰鬥機,由此嚇跑了日軍的攻擊隊。

轉向攔截夜間雷擊

1943年12月,尼米茲司令官寫下了艦隊防空的現況:

「目前航母特遣部隊遇到的戰術問題是對夜間雷擊的防衛。12月南中太平洋戰場,有超過90%的日軍在夜間發起攻勢。」

1944年1月,企業號和無畏號裝載了一批首次在航艦上運用的夜間戰鬥機。2月,約克鎮號也裝備了夜間戰鬥機。17日晚間,雷達發現了一個未知的目標,企業號的FDO嘗試傳遞指令給約克鎮的夜間戰鬥機。失去接觸後,敵機便向企業號投下了魚雷。22日晚間,約克鎮號的夜間戰鬥機再次飛往馬里亞納群島,但沒有戰果。沒能成功攔截的原因可能是疏於訓練,因為甲板人員在工作一整天後筋疲力盡,特遣部隊指揮官不想讓他們在夜間還繼續訓練夜間戰鬥機起降。直到6月馬里亞納登陸,日軍對兩棲部隊發起夜間攻擊,夜間戰鬥機才有較好的表現。基於以上行動,第58特遣部隊的指揮官寫道:

「我們的夜間戰鬥機表現很讓人滿意。我們的VF(N)中隊有10次攔截並擊墜的紀錄。最傑出的是企業號上的VF(N),他們一晚內就擊墜了3架敵機。」

1944年6月15日到7月9日的塞班島戰役期間,夜間戰鬥機分別交由兩棲部隊旗艦落磯山(Rocky Mount)、裝有雷達指揮中心的驅逐艦上的FDO、陸軍岸上的FDO指揮。日軍多次發起夜襲,陸軍航空隊指揮部擊墜了一架日機。

1943年索羅門戰役期間,日軍有時會使用鋁箔片,干擾美軍的雷達偵測,日軍稱其為「電波欺瞞紙」。外觀看起來像聖誕節彩帶,在認為背後有敵機跟蹤時,就會把箔片灑到空中。 對雷達來說,鋁箔片會被誤認為目標。 這種戰術最早是由英國在不列顛空戰時所使用,英國人稱其為「窗戶」。 1944年夏,日軍用這個戰術大大干擾了美軍雷達偵測。 有些證據甚至表明,部分日本魚雷機配備有能收到IFF訊號的接收器,便會放出鋁箔片躲避美軍雷達偵測。

陸軍65戰隊也會使用鋁箔片干擾,就是妖精灑的那個。

夜間作戰的航母
(可惜沒寫到她)

1944年夏,美國海軍成立了二種夜間戰鬥機單位: 跟日間中隊一樣的四機一組夜間戰鬥機,以及配備在特別設計的夜戰航母上的中隊,包含夜間戰鬥機和魚雷機。接著讓熟悉彼此的FDO和飛行員一起作戰。第一艘夜戰航母為獨立號輕型航母,在8月到9月間訓練其FDO和飛行員。 1944年10月12日,該艦中隊在台灣附近海域擊墜了3架日機。16日至月底,進行了15次夜間攔截,擊墜了7架。

台灣沖航空戰日方情況,可參考我之前所寫: 四式重爆飛龍(下)

10月初,美軍快速航母特遣部隊對沖繩、台灣、菲律賓發起一系列空襲,隨後遭到日軍陸基機的攻擊。日軍多在夜間或日落發起攻擊,才能趁日落接近美軍艦隊。攻擊隊多由轟炸機及魚雷機組成,有時還會有戰鬥機護航。在夜間,一至二架日軍隊長機會用探照燈或照明彈來照亮美軍艦艇,導引其他機隊進行攻擊。因此,13日晚間重巡坎培拉號被魚雷命中;隔晚巡洋艦休斯頓也遭殃。二次攻擊,艦上都沒有夜間空中掩護指揮。 第三艦隊的FDO說這些攻擊是「最嚴重的問題」。

到日落前,由日間戰鬥機提供空中掩護。日落時會有16至24架戰鬥機起飛,其中包括8架夜間戰鬥機。夜間戰鬥機以二架為一組,VHF頻道分配給其中一架,另一架則由FDO控制。 夜戰航母獨立號與其護衛艦遠離主艦隊,這樣她就能起降夜間戰鬥機,不會干擾到整個特遣艦隊的作業。 夜間通常會在主艦隊50英里處,在敵機可能來襲的方向,配備二艘裝有雷達的驅逐艦,並指揮2架夜間戰鬥機。 他們能夠提供早期預警,自行判斷是否攔截,或是能讓敵機誤以為他們就是主要目標。

1944年初在無畏號甲板上的F4U-2夜間戰鬥機。

1944年末,夜間戰鬥機飛行員和裝備變得更好了。上半年平均與敵機的接觸距離為1.7英里,下半年增加到2.8英里。例如,1944年2月14日夜間,航母快速特遣部隊準備空襲菲律賓呂宋島時,企業號的雷達偵測到一架日軍巡邏機。夜間戰鬥機起飛後,7分鐘內就讓它掉到海裡去了。該架偵察機未能發出電報就被擊墜,讓特遣部隊能抵達戰機起飛點而不被發現。 1945年起,夜戰航母企業號和獨立號一起行動,組成了第一個夜間戰鬥群。 1月中,第38特遣艦隊正通過南中國海的巴士海峽時,獨立號的夜間戰鬥機一晚就擊墜了3架偵察機。 第38特遣艦隊新任指揮官,海軍中將J. S. McCain,對夜戰航母的評價很高,在對日本作戰的行動報告中如此寫道:

「一些航母接受了夜間作戰的任務,成果令人意外。舒緩了其他航母的夜戰壓力,且運用特殊訓練的成員執行特別的夜間戰術和防衛任務,他們十分優越。」

他繼續寫道:

「使日本人的對我方艦隊的攻擊沒有效果,即使我方位置被他們知道,就算他們多架來襲,或是有不顧一切撞上來的自殺飛行員。第38特遣艦隊在日本外海時,沒有日機敢在夜間發動攻擊了。」

1945年1月,日軍又再度在黃昏時於菲律賓林佳延灣發動攻擊。第七艦隊司令官註記道:

「...1700到1800有30%的自殺攻擊造成損害...日落時分約是1740。這表示日本人喜歡在日落前半小時發起攻擊,這樣在發現我方戰鬥群時,就能用夕陽作掩護偷偷接近。」

如果戰鬥機指揮的艦艇裝有SM或SP高度探知雷達,他們應該就能偵測的到低飛接近的敵機,但事實卻不是這樣。 夜間戰鬥機似乎比較擅長應付單架偵察機,而不是一大群來襲的機群。企業號的夜間戰鬥機,3月17/18日夜間擊墜了2架以上的偵察機。 日本人又再次於3月20日夜間使用電波欺瞞紙讓一些偵察機無法被偵測到。

重回日間航母

1945年4月到5月之間所受到的損傷,使得企業號退出前線。促使上層官員重新評估專門用於夜戰航母的利與弊。5月末,第58特遣艦隊指揮官,上將海爾賽寫道:

「像企業號這樣一艘單獨的夜戰航母並不足以保護整個艦隊。每個部隊個編入一艘夜戰航母是個解方,但是這樣的佈署會削弱快速航母特遣部隊的整體潛在攻擊力量。因此,應該每艘航母都裝備6架VF(N)和6架VT(N)飛機,並應考慮盡快廢止夜間航母計畫。」

3月中,日機又改回主要在日間攻擊特遣艦隊,夜間攻擊也沒有少。 但是,夜間攻擊已不如過去猛烈。 第58特遣艦隊的夜間戰鬥機擊墜了91架日機。在海爾賽的沖繩作戰行動報告中,他指出這些戰果大都是部屬在日間航母的夜間戰鬥機取得,而不是夜戰航母。 他列出的理由是:
  • 艦隊內嚴格的VF(N)雷達數量控管(不超過4個)
  • 指揮的轉移 (通常情況下在攔截機擊墜一架前,指揮已傳遍2~3個基地)
  • 各艘航母的維護良好
  • 夜間指揮得宜
同時,在沖繩登陸使用夜間戰鬥機攔截的有: 3艘裝備SP高度探雷達的兩棲部隊旗艦、5座也具有高度探知雷達的岸上雷達站。裝有雷達的驅逐艦也會待在島嶼附近,參與指揮夜間戰鬥機。3月30日至5月17日間,登陸地點附近各個夜間戰鬥機中隊共執行了252次攔截,擊墜18架。第58特遣艦隊的FDO指出擊墜率相對較低,是因為夜間戰鬥機若進入岸邊艦船防空炮的射程內,夜間指揮官就必須終止攔截。
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