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司古的博客

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诺顿的秘密  

2008-06-04 10:52:20|  分类: 长铗陆离 |  标签: |举报 |字号 订阅

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司古

二战中,一些美国陆军航空队轰炸机投弹手在接受精确轰炸设备训练之前,必须要宣誓严格保守自己接触到的秘密装备的技术信息,必要时甚至不惜以生命为代价保护秘密不至泄露。这种特殊的设备,就是诺顿轰炸瞄准具。

                     

                            美军投弹手在接受“诺顿”使用训练前,都必须郑重宣誓严守秘密。

要把一枚炸弹从高高的空中准确投向地面的点状目标可不是一件容易的事——特别是在七十年前。如果飞机投下的炸弹作的是纯理想的自由落体运动,那么弹着点可能不会让人大伤脑筋,但遗憾的是,飞机是飞行在空气之中,风速、风向、炸弹的气动特征都会对投弹精度产生影响。最麻烦的是,投弹中最为关键的地速(也就是飞机相对于地面的飞行速度)也难以直接测得,这就给投弹造成了不小的偏差。

一位荷兰裔工程师卡尔·诺顿(Carl Norden)对这个问题进行了大胆地尝试。他为美国海军设计了一种新型轰炸瞄准具——海军需要对大海上的点状目标实施精确轰炸,但后来美国陆军航空队也采用了这种设计新颖的轰炸瞄准具。

一套完整的诺顿轰炸瞄准具包括两个主要组成部分,稳定器和瞄准具。稳定器实际上是一个利用陀螺仪保持水平的工作平台,它的作用是为瞄准具提供一个稳定的工作平台。稳定器常常和轰炸机的自动驾驶仪联合工作,这样可以直接控制飞机保持水平飞行。在使用前,瞄准具必须和稳定器精心校准,这样才能保证瞄准具所瞄准的方向和飞机飞行方向一致。

瞄准具部分是整个诺顿轰炸瞄准具的主要工作系统,这一系统主要包括三个部分:一个用于计算弹着点的机械式模拟计算机、一个小型望远目镜以及一套由电机和陀螺仪构成的精密系统,这套系统可以移动望远目镜,保证地面上的瞄准点始终位于视野当中。早期的诺顿轰炸瞄准镜上还配有“自动陀螺水平稳定器”,以保证瞄准具相对于稳定平台的水平位置,但这套机构过于复杂,维护颇为不便,于是最终被拆掉,换上了简单的气泡式水平仪。

诺顿轰炸瞄准具的使用并不算十分复杂。在飞机接近目标区时,轰炸瞄准手需要利用望远目镜寻找目标,这一过程可以借助一组反射镜协助完成。找到目标后,轰炸瞄准手就可以把目标置于视野正中,然后打开诺顿轰炸瞄准器的电源开关。一旦开关打开,望远目镜伺服电机就会保证目镜始终对准选定的目标。由于伺服机构对望远目镜的旋转角速度取决于目标的距离和飞机的接近速度,这就要求轰炸手根据飞机仪表上的显示数据,在诺顿轰炸瞄准具上设定飞机的空速和高度。

                    

                          在紧急抢况下,美军投弹手必须确保彻底毁掉“诺顿”,不让秘密泄露。

诺顿轰炸瞄准具之所以能够比同时代的轰炸瞄准装置拥有更好的精度,一个重要原因就是它能够比较精确地计算地速。在当时地速无法直接从飞机测得(我们所说的空速是指飞机相对于空气的速度),直到雷达装置采用之后,这一问题才得以解决。诺顿轰炸瞄准具的核心技术,就是把空速和风速作为参数加以计算,从而得出飞机的地速,并根据风向、航向、偏航角等数据,测算出最佳投弹时机。

在接近目标的最后阶段,投弹手会选择一个比较醒目的测试目标,然后打开诺顿轰炸瞄准具。因为此时飞机没有精确设定风速等信息,因此测试目标会随着飞机飞行而在目镜视野中不断“偏移”。此时,轰炸手应该通过一组微调旋钮设定轰炸所需的各种参数,并随时观察目镜中的目标。一旦发现目标已经“静止”在十字分划正中,则诺顿轰炸瞄准具的设定便宣告完成。

                                 

                                        正在使用诺顿轰炸瞄准具进行轰炸的美军轰炸机投弹手

轰炸机每秒钟的位移超过30米,因此投弹时机的计算上即使是最小的偏差也会极大地影响命中率。诺顿轰炸瞄准具设定完毕后,投弹手就会让“诺顿”接管飞机的自动驾驶仪。从这时起,实际上操纵飞机的就不再是飞行员,而是“诺顿”,它会控制飞机沿着模拟计算机计算出来的投弹航路飞行,并根据投弹手最后作出的调整及时修正飞机。在到达预先计算的投弹点时,“诺顿”会自动投下炸弹,这样投弹的命中效果就会显著提高。

在使用“诺顿”的情况下,理论上投弹手可以从约7000米的高空将炸弹投到距离目标半径30米的圆周内。高空飞行和投弹在当时具有重要的战术意义,这可以让轰炸机飞行更远的距离,地面上的大多数高炮也难以对其构成威胁,而炸弹的命中精度却不会因投弹高度的增加而降低。有人甚至把“诺顿”视为帮助美国赢得战争的重要装备之一,还有人说“诺顿”能把炸弹丢进泡菜桶里,这种说法虽然有夸大之嫌,但也从侧面反映了“诺顿”的良好性能。

                  

                              “诺顿”显著提高了轰炸精度,图为被美军炸毁的德军铁路设施。

实际上“诺顿”的轰炸精度要比理论值差不少。英国皇家空军最早在战斗中使用B-17,据英军报告说轰炸效果很差,最后只得把B-17改为他用。美国陆军航空兵在远东地区的海上空袭也不很成功,虽然据称炸沉了不少船只,但真正得到确认的却很有限。其实,这个原因并不难理解,“诺顿”毕竟只是一种配有模拟计算机的轰炸瞄准具,高空中存在的强风有时已经超出了“诺顿”的修正能力范围。另一个重要的原因是,炸弹的外形甚至是表面的油漆都会对其气动性能构成影响,而当时还没有谁能够精确计算出以接近声速下落的炸弹的弹道。“诺顿”的一个问题是,在它接管飞机的控制权后,飞机就无法有效地进行机动以规避敌人防空火力,也可能和其他正由“诺顿”驾驶的轰炸机相撞。但尽管如此,“诺顿”的确显著提高了高空水平轰炸的命中精度,在战争中发挥了不小的作用。二战时期,卡尔·诺顿公司为美国航空兵提供了总计超过70000台诺顿轰炸瞄准具。值得一提的是,1945年8月6日在日本广岛投下首枚原子弹的“伊诺拉-盖伊”号B-29,使用的就是“诺顿”。

                                 

                             轰炸广岛的“伊诺拉·盖伊”号B-29也使用了“诺顿”,图为地勤人员

                             正准备为该机安装“诺顿”。

作为一件机械装置,每具“诺顿”由2000多个精密零部件装配而成,在当时绝对属于高新技术。其中使用了大量精密齿轮和滚珠轴承,如果保养维护不当,其精度也会降低。事实上,“诺顿”也是仓促投入使用,并没有完成全面的试验。许多时投弹手要自己修理和润滑“诺顿”。而在战争初期,有经验的地勤技术人员数量还非常有限。

                     

                    诺顿轰炸瞄准具是一种非常精密的设备,利用机械模拟计算机来测算炸弹落点,

                    在当时颇为先进。

“诺顿”被美军视为重要军用仪器,每次执行任务前,专门人员才把诺顿轰炸瞄准具装上轰炸机,执行任务后又立即拆下,交给专业人员保存和维护。如果轰炸机在敌占区迫降,投弹手必须用手枪朝“诺顿”的关键部件射击,将其破坏。因为这种方式的破坏效果不够理想,美军还为装备“诺顿”的飞机配备了铝热剂枪,这种特殊的枪可以利用铝热剂释放的强大热量把“诺顿”烧成一团废金属。

随着二战临近结束,“诺顿”的保密才稍有放松,1944年,这种精密仪器首次对公众展出。今天,这种昔日的绝密设备保存在美国空军博物馆中供人参观,虽然今天它已经过时,但当时“诺顿”的确堪称一个不小的创举,它的应用让人们认识到,精确轰炸完全可以通过科学的计算实现,而并非全凭经验和感觉。

                          

                                              保存在美国空军博物馆中的诺顿M-1型轰炸瞄准具。

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