ASV Mark I 雷達

ASV Mark I 雷達

由於雷達與電子研究資源的分配和各計畫的優先程度上的差異,空載反艦雷達的研發優先度偏低,直到和德國都打起來幾個月之後,第一款量產型的ASV Mark I雷達才能夠運交軍方做測試。這時候,德國海軍的潛艇產生的威脅,讓皇家海軍想要利用這種雷達來增強整體反潛效益。只不過,一開始的測試不怎麼順利。

新雷達是裝在一架洛克希德外銷給英國的哈德遜輕轟炸機上,另有一艘皇家海軍的潛艇配合測試。測試的過程是巡邏機和潛艇先協調好時間和地點,巡邏機會根據商量好的地點和時間,利用新雷達來抓海面上的潛艇。潛艇則會在等待的地點與指定的時間打出訊號彈,巡邏機也會以機上的燈號打出約定的通訊碼,再加上訊號彈相互確認對方。

這個安排應該算是相當完備的了。只不過,當潛艇察覺到巡邏機接近而打出預定的訊號彈時,萬萬沒料到回應的不是燈號與訊號彈,而是炸彈!

就在整個潛艇上的人罵聲連連之際,他們也才發現,不是巡邏機上的人豬頭了,而是來的真的是德國的轟炸機!這個陰錯陽差的狀況,唯一解決的辦法就是儘快下潛,避開德國飛機的持續攻擊。幸好潛艇沒有受傷,也順利躲開轟炸機的攻擊。

潛艇在水下躲了一陣子,等到德國飛機離開之後,他們又浮上來,等待巡邏機的到來。等了一會,真的有另外一架飛機過來了,潛艇上的人員依例發射訊號彈,而這一次他們沒搞錯,來的飛機真的是英國的。

只是,這一次誤認的是殺過來的英國戰鬥機,飛行員以為水面上的是德國的潛艇,立刻俯衝下來用機槍掃射起來。面對此景,潛艦上的人恐怕是連對方的祖宗八代都請教過了,手邊還不能停歇的緊急下沉。幸好,這一此攻擊也沒有造成損害。

連續兩次的烏龍,搞得艦上官兵氣憤不以,也耗費不少體力。這一次,潛艇的艦長想辦法在上浮後以無線電連絡上哈德遜巡邏機,幾番確認之後,才明白第一次下潛時,哈德遜剛好越過該地區,所以巡邏機上的人員也覺得很奇怪,測試的潛艇跑到哪裡去了。在確認對方的位置之後,原先的測試才能展開。

透過測試之後的結論是,這一款雷達在飛行高度910公尺/3000英尺時的理論偵測距離是8.8公里,由於海面雜波的影響,實際上的有效偵測距離只有一半,也就是7.2公里上下。能夠協助雷達濾除地面或者是海面反射波的處理技術,要到二戰結束之後才慢慢成熟,因此,在這個階段,需要用其他方法去減低這個問題。像是將飛行高度大幅降低到60公尺高度時,雜訊會大幅降低,但是偵測距離也降低到5公里左右。除了最大偵測距離以外,最小偵測距離也在實際操作上有很大的關係。而ASV Mark I的最低偵測距離在60公尺高度是800公尺,換句話說,假如巡邏機正對著潛艇飛過去,在低於800公尺的距離之際,潛艇就會和海面雜波混在一起,無法識別。

這有什麼問題嗎?想像一下在夜間的時候,本來在雷達幕上看到一艘潛艇,打算要衝過去攻擊時,卻在緊要關頭無法確認潛艇跑到哪裡去了!這不是情何以堪嘛!

除了這個缺點以外,ASV Mark I的偵測距離並不是特別優秀,即便是8公里,對於白天視野良好的時候,潛艇的監視人員想要發現附近有一架飛機並不困難,換句話說,巡邏機在白天的時候,並不見得有偵測距離上的絕對優勢。反過來看,巡邏機和潛艇比起來,也具備高度上的優勢。所謂登高宜望遠,飛機上的成員能夠看到的距離甚至比雷達要遠。這樣一來,這個雷達的對英國方面來說,就有些可有可無了。

而偵測距離上不具備優勢,也的確讓德國海軍在稍後所謂的比斯開灣作戰中,乾脆讓潛艇在白天於水面通過海岸司令部巡邏機搜索的區域,如此一來,至少潛艇上的人員也有機會及早發現巡邏機的蹤跡。

儘管ASV Mark I的表現不如人意,不過還是有意料之外的作用。雖然在偵測像是潛艇這種體型較小的目標時,有效距離遠低於10公里,但是,海岸司令部的巡邏機除了在預定的區域搜尋潛艇之外,他們的任務還包括為運輸船團提供護航,就像是戰鬥機為轟炸機護航是類似的改念。從大戰開始到1943年上半年,大多數巡邏機為往來大西洋兩岸的船團護航的狀況,與P-47為第八航空軍的B-17護航很像:我腿短,只能送你到這裡,接下來你得要自求多福了!這代表的是,無論是從英國,冰島,格陵蘭或者是美國等地區派出的巡邏機,都無法完全涵蓋船團會通過的區域,這個沒有巡邏機護航的區域,又被稱為大西洋缺口。這些事情,稍後有機會再來聊聊。

既然巡邏機會從英國這邊出發,那就表示他們要在大洋上面找到船團,才能會合並且護航。船團是許多遠比潛體要大的船隻的組合,用雷達搜索就有可能在更遠的距離上發現,讓護航任務免去無謂的尋找。既然巡邏機可以在較遠的距離看到船團,對於體型更大的海岸線的偵測距離就更遠了,這時候,原本是搜索性質的雷達反而變成是導航的工具,能夠幫助巡邏機在茫茫大海上更容易地找到回家的路。

既然沒魚蝦也好,1940年1月,12架哈德遜轟炸機安裝了ASV Mark I雷達,開始擔任反潛和船團護航的任務。Bowen博士和他的設計小組也開始根據使用的回饋資料,研發改良型的反潛雷達,ASV Mark II型。

Mark II型雷達第一項改變,是使用的頻率降低到176MHz,這是因為Mark I使用的214MHz頻道會與當時許多英國飛機上的無線電設備發生干擾的問題,因此需要將使用的頻道移開。

第二項改變,是在硬體設計上,比起前一代的可靠度更高,簡化後勤維護的壓力,也比較利於大量生產的需求。生產效率也是Mark I雷達在大戰爆發時未能快速配發的原因之一。

第三項改變,也是與Mark I最大的硬體差異,是在天線的配置上。這種改變的原因,也先從雷達作業模式的差別和效率說起。

想要利用雷達發現目標後進行追蹤,首先當然是要先從看得到的區域當中,找出可能出現目標的方位,然後再去仔細地尋找出雷達的蹤跡,才有辦法持續追蹤目標的行動變化。

換到雷達搜索上,一開始當然是能夠儘快涵蓋大多數的角度和空間,才比較容易知道哪裡可能有目標。當飛機在飛行的時候,潛艇可能會出現在飛機的任何一個方位上,但是Mark I與當時逐漸開始配發的夜間戰鬥機上的雷達很類似,天線都是固定的,訊號發射的方向也是固定巢箱機身前方。這樣的配置,代表飛機需要不斷的變化飛行方向,才有可能掃描水平360度的範圍,但是,需要花上的時間很可能就會讓潛艇跑掉。

為了改善Mark I的搜索效果,並且提高巡邏機對周遭海域搜索的效益,Bowen博士小組設計出很特別的天線安裝方式:機鼻的部分還是類似,有朝向前方的天線,另外,機身兩側,沿著機身的方向,另外加裝往機身左右兩方垂直掃描的天線陣列。當巡邏機在飛行的時候,機身兩側的天線會輪流發出訊號,這些天線陣列發射的波束,比機鼻的天線發出的功率要高,搭配更靈敏的接收機,使得機身兩側天線的探測距離比較高。由於波束是往機身兩側輪流發射,兩邊都會有脈衝訊號,也就增加發現潛艇的機會。

當雷達操作員從機身兩側天線發現疑似的目標後,就會讓飛行員調轉方向,利用機鼻的雷達進行確認以及攻擊。

那麼,新雷達的效果真的比較好嗎?

下面的照片中的天線,是ASV Mark II雷達在機身上的測像天線,這種固定天線會對飛機的飛行性能產生負面的影響,就如同德國空軍的夜間戰鬥機,即使到大戰後期都還是依靠這種類型的天線為主。

*