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VT信管:一個小發(fā)明,怎么成了法西斯們的噩夢?| 循跡曉講

 循跡曉講 2024-09-25 發(fā)布于北京

主講:三喵先生

策劃:三喵先生

責編:馬戲團長

全文約3500字 閱讀需要10分鐘

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前一陣子是九一八事變爆發(fā)93周年,從1931年開始到1941年,日本軍隊在亞洲可以說是橫著走,他們的武器裝備雖然說跟掌握“黑科技”的納粹德國沒法比,但欺負周邊國家還是夠用了。

不過從1941年太平洋戰(zhàn)爭開始,即使昭和男兒再有精神,他們還是被科技上遙遙領先的盟國徹底擊敗。后來有人總結(jié),盟國打贏二戰(zhàn),尤其是太平洋戰(zhàn)爭,靠的是雷達,原子彈和VT信管。前兩個東西在影視資料里出鏡頻率很高,對戰(zhàn)爭的影響盡管有爭議,但也非常直觀。而最后一個VT信管,很多人聽都沒聽說過。

簡單來說,VT信管是一種引信,可以讓炮彈自主感知目標距離而爆炸。一枚小小的引信,怎么能跟雷達原子彈并列,成了盟軍至關重要的軍事技術優(yōu)勢呢?今天就來聊聊這個。

二戰(zhàn)軍艦上主要是靠大量小口徑防空炮制造彈幕來殺傷來襲敵機

說起來,這VT信管的產(chǎn)生來源于高射炮打飛機的現(xiàn)實需求。二戰(zhàn)期間的防空基本就是“防空防空,十防九空”。

高射炮彈引信是定時爆炸的,打飛機主要靠的是在天上打出一個彈幕墻,迫使敵機避開從而干擾其投彈,指望這樣的彈幕墻把哪個不長眼的飛機打下來,概率非常低。根據(jù)統(tǒng)計二戰(zhàn)期間的大口徑防空炮大概要兩千多枚炮彈才能擊落一架敵機。而在海上軍艦的防空問題則更加嚴峻。軍艦上空間有限,不可能無限裝載高射炮彈,而在海上,少數(shù)幾架突破防空的飛機就可以對主力艦造成致命損傷。

◇ 圖為電影《阿基米德大戰(zhàn)》中的96式三聯(lián)裝25毫米高射炮

所以,海軍非常有需求用較少的炮彈擊落,或者至少擊退敵機。而如果高射炮彈能感知敵機存在而在最合適的時機爆炸,無疑是解決這個問題最好的辦法。在當時從技術上講,做到這些理論上并不復雜,利用多普勒原理設計智能炮彈引信的論文在1925年就已經(jīng)發(fā)表,在戰(zhàn)爭爆發(fā)之前,英國有了一些原始的實驗裝置,但這一切研究隨著戰(zhàn)爭戛然而止,相關研究也就不了了之。

與此同時,大洋彼岸的美國已經(jīng)有些學者和工程師意識到將來的戰(zhàn)爭需要一些新的技術研究,并呼吁國會撥款成立了“國防研究委員會”,并展開一系列相關研究。這種自主發(fā)射無線電來判斷敵機距離的引信也是一個重要的研究項目,珍珠港事件發(fā)生之后,科研人員加速了研究進程。這種炮彈引信原理簡單,但要想把它造出來卻絕非易事,面臨一系列工程上的困難。

首先,當時發(fā)射無線電波的電子管很脆弱,如果沒有特殊裝置保護無法經(jīng)受炮彈發(fā)射時巨大的沖擊,其次,整套設備總得用電池吧,別說當時的電池,就算現(xiàn)在的電池想要做到長時間維持電量和體積小都很難。后來,研發(fā)團隊用一些天才的設計解決了問題。他們將真空管盡可能縮小體積,最終在127毫米炮彈上所用的真空管被縮小到了一個橡皮擦的尺寸,接下來是一個設計精巧的彈簧緩沖裝置,能夠承受發(fā)射時的巨大沖擊。

關于電池的問題,設計團隊的思路更是巧妙。組成電池成分的電解液被封裝在安瓿瓶中,當射擊時,猛烈的震動會將安瓿瓶打碎,電解液溢出,然后炮彈出膛的自旋就會將電解液均勻地向外推擠,以此形成電池的回路。這樣的電池最多也就只能維持一分鐘的電能,但這對高射炮彈來說已經(jīng)足夠了。

◇ 圖為VT信管的剖面圖

1942年初,首批炮彈引信開始接受測試,并很快在小批量生產(chǎn)中進行優(yōu)化。到了1942年8月,美國海軍對炮彈引信進行了上艦測試,平均擊落一架靶機所需要的炮彈只有十幾枚,這比過去的炮彈是一種幾何級數(shù)的飛躍,很快這種炮彈引信被大規(guī)模裝備海軍。

由于它可以感知敵機靈活調(diào)整爆炸時間,所以被叫做VT信管,這名字就是“時間可調(diào)整引信”,以此區(qū)別時間固定的引信。美國海軍對這種引信寄予厚望,為防止泄密,所有裝備VT信管的炮彈都只在軍艦上裝備,以防止落在地上被日軍撿到仿制回去。

◇ 圖為MK-53型VT信管剖面圖

到了1943年,VT信管開始在防空時大顯身手,美國海軍的統(tǒng)計表示,這種信管的殺傷力比起傳統(tǒng)的高射炮信管大了2到6倍。在艦隊防空中,擊落一架敵機在1942年時需要消耗2000枚炮彈,現(xiàn)在有了VT信管只要200枚就夠了。這種新的引信讓美軍的艦隊防空有了質(zhì)的飛躍。

在VT信管出現(xiàn)之前,日軍的空襲還是可以取得一定的戰(zhàn)果的,但當盟軍有了VT信管的保護之后,日軍整個1943年對盟軍的空襲沒有取得像樣的戰(zhàn)果,反而是精英飛行員損失的比例不斷上升。

◇ 圖為二戰(zhàn)時期,正在聆聽簡報的日本海航艦載機飛行員,這些經(jīng)驗豐富的飛行員很快在戰(zhàn)爭中消耗殆盡

到了1944年初,經(jīng)歷了整個所羅門??諔?zhàn)的大放血之后,日本海軍航空兵已經(jīng)沒什么老兵了,同年6月,日本海軍航空母艦部隊在保衛(wèi)塞班島的戰(zhàn)斗中被寄予厚望,但他們所能依靠的卻基本都是一些菜鳥,所以整個馬里亞納海戰(zhàn)變成了“一邊倒”的“馬里亞納火雞大獵殺”并不奇怪。到了這個時候,日本帝國敗亡的命運就已經(jīng)注定了。

除了太平洋戰(zhàn)場之外,VT信管也在歐洲戰(zhàn)場大顯身手,其中最值得一提的是攔截納粹德國空襲倫敦的V-1飛彈。從事后諸葛亮的角度看,V-1這種現(xiàn)代巡航導彈的鼻祖不可靠,命中率低,“沒有對戰(zhàn)局造成很大的影響”。

◇ 圖為砸向倫敦的V-1導彈

但站在當時的視角來看,盟軍剛剛登陸諾曼底,戰(zhàn)爭的勝利剛剛出現(xiàn)曙光,此時的納粹德國開始不間斷地用V-1導彈轟炸倫敦,平均每天飛向倫敦的V-1導彈達到120枚,如果這些導彈不加以攔截,很可能對盟軍士氣造成難以估量的打擊。相比于飛機,V-1速度快,目標小,很難用傳統(tǒng)的高射炮彈去攔截,但用VT信管的高射炮彈,用200枚炮彈就可以擊落一枚V-1導彈。

在1944年的夏秋季節(jié),裝備VT信管的高射炮被大量部署在海峽沿岸防御V-1,它當然不能完全阻止V-1導彈沖向倫敦,但如果沒有它,倫敦遭到的損失會大得多,而戰(zhàn)爭的后果也就會有不利于盟軍的變化。面講了這么多都是高射炮,而美國陸軍也得到了一批VT信管,他們管它叫POZIT,陸軍希望用這種引信讓炮彈凌空爆炸,讓飛濺的彈片殺傷掩體內(nèi)部的人員和車輛。

◇ 圖為二戰(zhàn)末期,美陸軍炮兵部隊使用了VT引信,以空爆形式殺傷德軍

1944年12月的阿登戰(zhàn)役中,美軍在蒙紹附近使用這種炮彈轟擊了德軍陣地。當時的天氣很差,德軍認為美軍不能在這么惡劣的天氣下進行炮兵觀測和射擊,因此肆無忌憚。卻沒想到自己遭到POZIT炮火轟擊,傷亡慘重,事后美軍的戰(zhàn)地調(diào)查表明,POZIT的效能是普通炮彈的七倍,巴頓將軍更是直言不諱,說這炮彈會改變未來的戰(zhàn)爭。

整個戰(zhàn)爭期間,VT信管在可靠性和大規(guī)模生產(chǎn)之間做到了完美的平衡,到戰(zhàn)爭結(jié)束前,VT信管的總產(chǎn)量是2200萬支,裝備這些引信的炮彈實實在在地把日本那些曾經(jīng)不可一世的精英飛行員送入大海,也把希特勒寄予厚望的V-1飛彈威力打了折扣,而且在整個戰(zhàn)爭期間,VT信管都是盟軍的獨門秘籍,說它是盟軍獲勝的秘密武器,是一點也不過分的。

◇ 圖為霍普金斯大學應用物理專業(yè)之父,VT信管之父——杜武博士

◇ 圖為以醫(yī)學統(tǒng)計出名的約翰霍普金斯大學

如果沒有VT信管,盟軍可能終于也還會贏下來,但付出的代價肯定更高,戰(zhàn)爭的變數(shù)也會更大。而當年研發(fā)VT信管的國防研究委員會,在戰(zhàn)爭期間變成了約翰霍普金斯大學的物理系,如今,在約翰霍普金斯大學應用物理專業(yè)的報告廳里也還有一個小小的展示柜,展示著這個曾經(jīng)改變了二戰(zhàn)進程的了不起的發(fā)明。

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