高炮、高射装置和对空射击的实像
本文译者CC-1_Lexington
一、黎明期的高炮射击
据说日本海军最初的对空射击的是一战期间远征地中海的日进号,用改造高仰角的76mm炮对飞来的敌机发射了几发炮弹,击退了敌机。
一战后,从日德兰海战的经验开始,关于水面炮战的研究有大幅度的进步,但与飞机的发展相比,对空武器和对空设计的研究只以缓慢的速度进展,这就是当时的情况。
日本海军在对水面舰艇射击时,实施了模拟敌驱逐舰更大航速的40节目标的射击训练,从实际情况来看,对于当时对应飞机的平均70~80节的目标,在一定程度上也是可以应对的。
因此可以说,与各国在战时就有雏形的对空射击指挥仪原型相比,明显是落后的。
关于大正时代的对空射击训练,虽然操法训练和瞄准训练在各舰的裁量下进行的,但使用实弹的射击训练和战斗射击却几乎没有实施,实际情况是,实弹的对靶射击是由被指定研究射击的舰船实施。
关于目标的距离和速度的测定,没有对空专用的装置,使用水上射击用的射击装置或环形瞄准器等实施对空射击训练。
之后在射击装置方面,完成了在作为对水上射击用而采用的一三式射击盘的基础上,改良而来的一四式射击盘,作为大型舰的对空射击装置被采用。
一四式射击盘除了搭载在赤城号、加贺号、凤翔号之外,也搭载在二战期间完工的商船改造航母上,制式化采用之时的飞机暂且不论,对战争期间的飞机来说能力不足。
那么,关于大正年间具体的对空射击,我想从1919年伊势号、扶桑号实施的研究射击中把握当时的状况。
在该研究射击中,使用76mm高炮,以水面舰艇拖航的风筝为目标实施射击,主要对射击指挥和操炮进行研究。实际射击时,目标速度8~13节,射击距离3000米,高度约1000米,在射击舰航速12节左右的情况下实施。前面提到的一四式射击盘还没有实用化,目标的距离由测距仪测定,角度的测量则由炮口瞄准进行。虽然在射击的修正中使用了曳烟弹,但判断距离的修正非常困难,没有实用价值,实际上以榴霰弹的爆烟为对象修正弹道的 *** 被认为是有效的。
该射击列举了包括以下在内的等发现:
飞机进行三维的运动,变角和速度大,所以想正确地射击很困难。
(接上句)将炮弹发射到敌机的前方,使敌机通过该炮弹内。
指出使用现有武器实施对空射击时的射击指挥困难,同时也提出希望出现对空射击专用的射击装置和正确的引信。
但是在战斗射击中,到1933年时,高炮射击才作为战技被实际采用。
这是因为,虽然意识到飞机的威胁,但设想由飞机来确保舰队上空的制空权,推测由于预算的关系,靶子和弹药确实难以确保。
在1927年面向士官的『砲戦術講義』中,航空母舰的防空火炮被认为是“航空母舰对敌飞机”,但关于航空母舰具体的武备,与详细记述的战列舰和巡洋舰火炮配置方针相比,却几乎没有涉及。
二、高射装置的开发和实用化
研究射击的结果表明,对水上目标用的射击装置很难实施有效的射击,开发新的对空用射击装置成为了必然的趋势。
海军方面试制了结构简易的对空用射击盘,配备在装备高炮的各个舰艇上,同时着手开发真正的对空用射击装置。
对空用射击装置(海军称为高射装置)的开发主要由海军方面的木下少佐和日本光学负责。1921年,军令部向日本光学下达了试制高射装置的命令,但由于目标是高速且能三维运动的,要求性能很高,所以无法依赖外国产品。试制花费了大量时间,直到1931年,才终于完成了符合军令部要求的对空射击装置。这就是九一式高射装置。
注:不得不说,日本人在这上面确实是有远见的。日本人在1919年的研究射击后就意识到三维解算的重要性,并在1921年就开始着手开发符合要求的对空指挥仪,可以说是非常早的了。直到二战时期,英法两国还在采用简化的二维解算。二维解算只能比较有效地对付高空平飞的目标,而在低空和俯冲的目标面前束手无策,即使有高性能雷达也效果有限,因为指挥仪决定了上限。
1933年开始生产的九一式高射装置,到1937年时总共生产了50座,主要搭载在巡洋舰以上的大型舰艇上,以1933年服役的龙骧号航空母舰为开端,之后陆续搭载在苍龙号、赤城号上。
注:苍龙号应是九四式高射装置。
九一式高射装置的配置如图所示,由测距仪测到的距离和瞄准望远镜测量的目标角度(高角、方向角),使用多台(28台)计算机计算出目标未来的位置,向各高炮发送射击诸元(旋转角、射角、引信定时等)。另外,瞄准器由陀螺仪稳定化,以便更容易地追踪目标。
使用九一式高射装置之后的对空射击,与使用既有射击盘的对空射击相比,在精度方面更加优越,采用与九四式高射装置相同的操作顺序,与八九式127mm高炮组合。据此判断,海军舰艇之一次可以实施有效的高炮射击。
榛名号战列舰搭载的九一式高射装置的高射测距所
作为射击诸元计算机的「高射装置」
但是,九一式高射装置仍有很多不成熟的地方,而且“新武器”上的附属品出现故障的情况也很多,实际实施射击的部队方面指出了以下缺点:
(一)各部分的游隙很大;
(二)更大变距量只有90m/s,跟踪目标飞机很困难;
(三)由于高射装置和测距仪距离较远,双方可能无法捕捉同一目标;
(四)引信的调定误差大;
(五)射击盘与瞄准器为一体构造,随着射击盘的旋转,操作的14名士兵也必须在狭窄的高射装置罩内移动。
还没等指出这些问题,日本光学方面就从1934年开始进行可称为九一式改良型的高射装置的开发。这就是九四式高射装置。
九四式高射机。整个高射机设置在防震台上,连同外罩一同旋转。包括一名指挥官在内的操作者共10人。
九四式高射装置对计算机内部结构进行了改良,各诸元的计算更加准确。并且,通过将射击盘部分与瞄准器分离放置在舰内,提高了射击盘的操作性,结果成为了对中弹也有一定程度抵抗力的构造。
另外,测距仪和瞄准器是一体的,解决了九一式的测距手和瞄准手观测不同目标的缺点。
由高射测距仪和瞄准望远镜组成的九四式高射机的外罩。在狭窄的圆筒型的外罩中,测距手、测距修正手、测距发进手、纵向动摇追踪手、横向动摇追踪手、仰角追踪手、旋转追踪手等各就各位。测距仪是基线长4.5米的体视式测距仪。
在秋月级驱逐舰花月号舰内的发令所设置的九四式高射射击盘,这是计算射击诸元的计算机,即射击计算机。
1937年5月,完成了九四式高射装置。在那之后,一边进行细微的改良和生产的简化,到战争结束为止共生产了81台,保持了战争中主力高射装置的地位。
*1:密位为弧度的千分之一,即0.057°;
*2:九一式高射装置是在较低要求下实施的射击。
九一式和九四式的诸元比较如表1所示,1939年度战斗射击训练使用九一式和使用九四式时的成绩如表2所示。相较于九一式,九四式高射装置创下了优异的成绩。
九四式高射装置的操作顺序:
①用瞄准望远镜和测距仪追踪目标时,射击盘会发出与目标水平面的角度(高角)、以舰艏为基准的角度(方位角)和距离;
②用动摇望远镜瞄准水平线,向射击盘发出舰船的动摇角,同时保持测距仪的水平;
③射击盘根据接受到的数据和舰艏的方向角,以子午线为基准,计算目标的方位角,求出目标未来的位置;
④目标的未来位置加上高射器和炮塔的位置差、舰船的航速等修正后,数据传送给高炮处;
⑤高炮处按照接收到的数据操作高炮,给出旋转角和射角,并对引信设定时间。
如前所述,在采用射击装置的同时,也采用了新型的高炮。这就是八九式高炮。
双联装八九式40倍127mm高炮。配备了半自动闭闩机、信管调定机等的日本海军主力高炮,也作为陆地高炮台而设置了很多。炮身长505.4cm,重量25.3吨,更大射程15000米,更大射高9300米。
1928年开始开发、1931年开始生产八九式高炮,口径为127mm,身管长度为40倍口径,射击距离和高度都和十年式120mm高炮差不多,但采用了炮尾装有引信调定机构的独特结构,大大提高了实际的射速和炮的操作性。
航空母舰的八九式高炮最初是搭载在龙骧号上的,之后直到战争结束,除了商船改造航母以外的所有航母都搭载了八九式高炮,但赤城号因为预算及其他原因而放弃了搭载。结果,赤城号整个服役过程中都在使用十年式高炮进行对空射击,由于炮弹装入前都需要人力调定引信,所以炮尾附近的操作性很差。尤其是右舷后方的三号和五号高炮,因为安装了防烟罩,内部很狭窄,会对射击造成不良影响。
1939年赤城号的报告中有这样的记述:
本舰虽然是最需要防空能力的大型航空母舰,但对空射击各机构与其他的相比,却明显逊色。
期望有新型的高射装置和高炮。
高射装置的采用和射法
九一式高射装置和八九式高炮的组合使海军舰艇的防空能力相较以前,有了大幅度的提升。在1937年左右,日本开始实施相应的研究射击,并根据其结果将射法和操炮体系化,正式的对空射击成为了可能,并在1938年的战斗射击中实际实施高炮射击。
关于当时的高炮射击 *** ,我想从1936年修改、1937年采用的『艦砲射撃教範』中摘录的一些内容进行解说。
(一)高射器射法
高射器射法是指使用高射装置的对空射击的射法。
使用高射器的射击是通过连续测距及保续瞄准,求出变距及变角率,自动计算出时时刻刻所需要的引信定时、射角与旋转角,并通过线路传递到火炮旁边进行射击的。
也就是说,是全盘使用高射装置连续测距、瞄准目标,计算出目标未来的位置作为射击诸元的射法。
这种射法是根据高射装置的制式化,首次实用化的射法,在当时可以说是划时代且理想的射击 *** 。九四式高射装置上装备的九四式测距仪,由熟练的测距手实施测距时,测距间隔为5~7秒,在8000米上下的距离也能保持足够的精度,能够全盘活用高射器进行射击。
但是在舰体动摇大或者测距误差大的情况下,指挥官不得不实施不依赖高射器的全量射击,这从高射器和测距仪的性能上来说,是无可奈何的。
(二)射击盘射法
射击盘射法是指使用射击盘的对空射击的射法。使用射击盘的射击,是将高度、距离以及上下、左右方向的变角率调定到射击盘上,从而机械地求出每刻的照尺量。
以根据测距误差而阶段性地改变照尺距离为例。这种情况下,照尺变量以测距平均误差的两倍作为标准贯入测试。即使在测距误差小或者变距大的情况下,为了避免频繁的照尺改调,一般以同一照尺设定,大致可以通过三次齐射的方式确定变更量。
射击盘射法是通过机械计算出射击诸元,并据此实施射击,这一点与高射器射法相同。
射击盘射法和高射器射法的不同点在于,高射器射法连续将「此时」的目标状态作为射击诸元使用,而在射击盘射法的情况下,将目标在一定时间内移动的角度和距离划分为射击诸元。
顺便说一下,所谓的一定时间,在角度上划分为5~10秒,在距离上规定为如上记述那样,大致可以齐射3次的程度。
这种射击被称为变距射法,是对水上射击时使用的射法。当时飞机的速度也很慢,可以认为这种射法也能应付。但实际上,目标是进行三维运动的,以速度大的飞机为目标的情况下,与目标的相对的体势变化较大,对水面用射击盘的实用性相对较低。
(三)全量射法
全量射法是指不使用高射装置、射击盘的情况下的射法。
全量射法是指射击指挥官自己判断体势,将其变距及苗头的变化加入到修正中,确定照尺量。
像这样,全量射法是指挥官不使用高射器,根据目测等推测目标的未来位置作为射击诸元的 *** 。就连对空机枪机炮都装备了环形瞄准器,所以依靠指挥官的目测和「直觉与经验」进行射击是无法达到预期效果的,但实际上在射击装置难以捕捉目标的情况下,似乎也有指挥官实施全量射法的情况。
高炮射击的实际和战斗射击
那么,我想谈谈高射装置实用化以后的射击训练是如何实施的。
使用实弹的射击训练有训练射击、战斗射击、研究射击。
战斗射击是根据实战形式进行的射击训练,分为前期实施的甲种和后期实施的乙种。
训练射击是在战斗射击前一阶段实施的训练,是比战斗射击更基础的训练。
研究射击是以研究为目的而在指定舰船上进行的。
在这里,从以实战形式进行的战斗射击来看高炮射击。
高炮战斗射击的实施要领因年度而略有不同,1940年的情况是如下实施的:
射击实施舰的速度 20节左右
靶子 曳航靶
靶子速度 80~90节(140~167km/h)
靶子高度 1000~4000米左右
训练的研究目的
1.规避机动中的射击
2.高炮集中射击
3.高炮和机枪机炮等其他炮同时射击
4.高炮夜间射击
射击实施舰基本是在直线航行状态下实施射击,但也有在规避机动中实施射击的情况,在某种程度上也加入了实战要素。但是在主力舰或巡洋舰的主炮战斗射击中,实施的是远距离射击或烟雾超额射击等更贴近实战的训练。而与此相对,飞机的速度接近200节(370km/h)的要求过低,被实施部队和炮术学校视为问题。
其主要原因在于靶子,不仅是战斗射击,可以说当时对空射击训练中更大的问题集中在靶子关系上。比如,作为目标的拖曳机,每次进行战斗射击训练时,都会向航空队临时租借,但航空队有自己本来的任务,自然无法随时在舰队需要的时候作为拖曳机使用。另外,由于拖曳机与目标所成角度的关系,无论如何也不可能自由射击。
特别是航空母舰的情况,重视射击水平轰炸的目标,不过由于射击靶子时受到限制的情况很多,强烈要求无线操纵靶子。
因此,舰队方面希望新设由数架中型攻击机和水侦组成的「靶子航空队」,并实现无线操纵滑翔机靶的实用化。若干这种滑翔机靶在1940年被提供给了第二舰队,被判断为非常有效,不过下一年度以后到底供给了多少,暂且不明。
当然,用实弹进行的射击训练始终是符合实战的「完成」,作为基础训练,实际上和与平射炮(主炮和副炮等主要用于水上射击的炮)一样,也实施瞄准、测距、操炮等训练。
要准确捕捉到高速移动的飞机,在尽可能短的时间内进行精确的测距和瞄准,需要相当的熟练。但在当时,与水上射击不同,目标的设定很困难。因此在进出港口时,只要时间允许,就以建筑物、山顶或附近正在训练的飞机等为目标实施瞄准训练。但是,这种情况并非唾手可得,训练机会并不能满足要求。另外作为射击指挥官,在射击指挥上,观测炮弹落点和修正弹道是很重要的。在水上射击的情况下,作为实弹射击的代替,使用了机上射击装置和外膛炮,但在高炮射击方面,还没有开发出这样的装置。在实弹射击的情况下,似乎也有无法观测落点的情况。
就这样,虽然有了高射装置和新型高炮,装备也有了新的变化,但操作的人力(软件)部分还在发展中。可以说在飞机的威胁变得更加现实的太平洋战争爆发之际,使用高射装置的高炮射击终于步入了正轨。
1941年度炮术学校提出发现:
在九一式高射装置的能力发挥和高炮的射速方面显示出一个阶段性的进步,但九四式高射装置的全能发挥还有待进一步的研究演练。
这承认了当时的高炮射击还有改善的余地。
战争中的高炮射击
设置在陆地上的双联装九八式65倍100mm高炮。以长身管、大初速的高性能炮作为秋月级驱逐舰的主炮而得名。
大凤号航空母舰的半封闭外罩形状被认为与此相同
虽说在中国战场中有过类似的经验,但太平洋战争中敌机的攻击,不管是机体性能、飞行员的素质,还是飞机数量上,都远远超过了既有经验。
敌人实施巧妙的回避机动……
灵活运用太阳、云、岛影等自然条件……
同时从不同方向……
……
这些都是战训中报告过的事项。这种情况下,对高炮实用性提出了很大的疑问。
实际在高炮射击中成为问题的是:
(一)射击指挥官在向射击装置指示目标时很困难;
(二)搜索和瞄准目标困难,测距仪和瞄准器锁定不同目标的情况较多;
(三)目标转换困难;
(四)完全无法应对来自不同方向的同时袭击;
(五)现用武器能力不足。
这是与高炮射击的根本相关的点。
这种情况导致海军对高炮射击的态度发生了很大的变化,1943年『艦砲射撃教範(改正案)』中的记述就清楚地表明了这一点。
在先前提到的1936年版中:
飞机来去非常迅速,处在我方有效射程内的时间通常非常短暂,所以对空射击时,要在远距离时就发现目标,及时开始射击并迅速命中。
这是以击落敌机为唯一目标,但在1943年版中:
对空炮战是在尽可能远的距离上发现敌机,利用射击机构捕获敌机,不失时机地开始射击,并更大限度地提高射速和精度,对敌机造成有形和无形的损害,以在其达到目的之前将其击落作为宗旨……即使炮弹精度不太好,也不失时机地在敌机前方形成弹幕等威胁,或以妨碍攻击行为为目标进行射击。
以上的变化,在给予目标命中弹的基础上,还提出了妨碍目标攻击的对空射击目的。这可以说是确认了高炮在实战中收效甚微的现状。
在修改『艦砲射撃教範』的前后,横须贺炮术学校进行了对空火炮装备的研究。
这是根据高性能化的飞机的性能和战训,重新判定了现用高炮和对空机枪机炮的效果,提出了将来各舰艇「应有的对空武器装备」。
在总结的报告书中,对于速度为300节(555.6km/h)、高度为2000米的敌水平轰炸机(设想的B-25),八九式高炮在射击时间内获得有效弹的概率估计为每门仅0.0025发左右,作为对空火炮装备的方针如下记载:
(一)以机枪机炮为对空战斗的主武器,以击落(击攘)俯冲轰炸机、低高度轰炸机、鱼雷机为目标;
(二)高炮的目标是在相对较高的高度(与机枪机炮相比)下击攘敌机,以防止(击落)低空跳跃为目标。
另一方面,对于对空机枪机炮,虽然指出现用的25mm机炮威力不足,但是对实际威胁的鱼雷机和俯冲轰炸机,比高炮更有效,自舰防御应该主要用机枪机炮。
在陆地上设置的三联装九六式25mm机炮。结果,在对空射击中,机炮比体积更大的高炮有效。而且比起指挥装置的联动瞄准,具有即应性的单装更优秀。
报告书最后提出了各舰艇的对空火炮装备应有的姿态,并对航空母舰提出了以下事项:
火炮装备方针确立的要件
(一)鉴于航空母舰的脆弱性和空战规模的扩大化,自卫机枪机炮的强化是绝对必要的;
(二)随着雷达的进步,受到敌机袭击的概率应该会大大减小,可以期待充分利用防空战斗机,应该能相当程度地减少应对来袭飞机的防空炮的负荷。但是在上述情况下,可以想象敌人应该也有足够的制空队来袭,很大程度上取决于防空战斗机的数量。总而言之,从我方的空战指导(战斗机的搭载数量、使用 *** 等)的 *** 来看,高炮处于次等的地位;
(三)航空母舰与其他水面舰艇不同,会成为敌机攻击的之一目标,一般空袭也比较激烈彻底,只能自主防空,不能对僚舰寄予厚望;
(四)即使将水上用火炮全部废弃,由于排水量及其他的关系,火炮装备上也会受到限制,这是舰船的特性;
(五)其他战列舰和巡洋舰的情况相同。(摘自〈戦艦・巡洋艦〉)
(六)高炮在尚未取得飞跃式进步的现状下能力贫乏,特别是对高高度和高速的目标时收效甚微。但是空战的趋势是高高度轰炸飞机的速度越来越快,而且敌机来袭的方式也越来越巧妙,因此面对目前高度5000米、速度300节的飞机,几乎没有任何效果。考虑到高炮的脆弱性,将来的高炮必须以击攘敌机、避免损伤为之一要务。
(七)虽然高高度轰炸不可避免地导致轰炸精度的降低,但低空轰炸和俯冲轰炸却具有良好的精度,其能否击落(击攘)会直接左右舰船的命运,而与之对应的机枪机炮则是舰船对空火炮配置的根本所在。
火炮装备方针
极力强化机枪机炮,以达到单舰防空为目标,将高炮限制在最小限度,根据情况(舰体、空战指导法)而牺牲它,也是不得已的。
如上所述,在航空母舰(不仅限于此,而且在几乎所有的舰艇中)的对空火炮装备中,采取了相较于高炮,更重视机枪机炮的整备方针。具体的装备数如下:
(一)基于战训的火炮装备方针
高炮 单侧6门(3座双联装)×2组
对空机枪机炮 单侧18门(6座三联装)×2~3组 舰艏舰艉12门
(二)期望中的火炮装备
高炮 单侧8门(4座双联装)×2组 (一部分舰艏舰艉均可使用)
对空机枪机炮 单侧18门(6座三联装)×2~3组 舰艏舰艉12门
提出了这样的数字。
就这样,与飞机一同登场、与射击装置的发展同步、在防空火炮装备中担任主角的海军高炮,随着飞机的发展,「击落敌机」这一最初目的被机枪机炮夺走,然后迎来了战争的结束。不管理由如何,海军寄予厚望的信浓号装甲航空母舰所装备的高炮射击装置,并不是开战时装备的九一式高射装置或九四式高射装置,而是简易的四式射击装置,似乎也印证了这一点。
(全文终)