02.28 納粹之眼——二戰中德國海軍的雷達(一)

引言

Radar(Radio detection and ranging)即“雷達”,“無線電探測和測距”的縮寫。通過反射高頻無線電脈衝探測物體和測距的故事實際上可以追溯到1904年4月30日。當時,德國工程師克里斯蒂安·侯斯梅爾(Christian Hülsmeyer)註冊了一種名為“電動鏡”(也叫“遠程望遠鏡”,telemobiloscope)的新奇玩意兒,它通過無線電波的反射來防止船舶相撞。自從赫茲在1888年利用儀器成功產生電磁波,人們已經對電磁波有了一定的瞭解,雷達技術的原理——電磁波可以為物體所反射——並不是什麼新鮮事。

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海因裡希·赫茲,他最先證明出了電磁波的存在

侯斯梅爾的裝置波長50釐米,具備拋物面反射器和喇叭狀天線,可以探測3公里內的船隻,沒有測距功能。無獨有偶,一戰期間德國人理查德·舍爾在不知道侯斯梅爾的作品的情況下提出了利用無線電波進行探測的想法,並與著名的科幻小說作家漢斯·多米尼克發明了一具波長10釐米的無線電探測器。

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漢斯·多米尼克的紀念碑

這都是德國在無線電探測方面的一些早期嘗試。它們都被展示給了軍方,但軍方拒絕進行採購,因為這些設想過於超前,以當時的技術水平是無法充分發揮出其效能的。

在接下來的十多年時間裡無線電探測技術得到了進一步發展並逐漸實用化。1925年,美國人伯烈特與杜武成功地把從電離層反射回來的無線電短脈衝顯示在陰極射線管上,這可以說是向前邁進了一大步。高頻電磁波領域取得的進展也為實現雷達開闢了道路,人們逐漸將目光轉到了這一領域。

1935年英國的羅伯特·沃特森·瓦特發明了第一臺實用的雷達,英國於1936年就建起了第一個雷達站,雷達第一次出現在了軍事領域,並在即將爆發的第二次世界大戰中發揮巨大作用。

而本文要講述的,正是二戰中德國海軍的雷達裝備情況。

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羅伯特·沃特森·瓦特


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1939年9月和1940年10月英國的預警雷達可以覆蓋的範圍

德國雷達的早期發展概況

在德國,最先對雷達表現出興趣的是海軍。早在1929年,基爾的海軍傳輸實驗室(Nachrichten-Versuchsabteilung,NVA)就在研究利用聲波來探測水下目標,這是德國聲吶方面的先行者。

既然能用聲波的反射來探測物體,那可以使用電磁波來實現類似的功能嗎?NVA的魯道夫·庫恩霍爾德博士(Rudolf Kühnhold)決定進行這一研究。1933年,他製作了一臺波長為13.5釐米(2.22GHz)的雷達。但雷達的功率只有0.1瓦,根本無法進行有效的探測。雖然後來得到了一些功率更高的磁控管,實驗仍然沒有成功。

為了將實驗繼續下去,庫恩霍爾德先是求助於德律風根(Telefunken)公司,希望得到他們的實驗室的幫助,但遭到了拒絕。他只好轉向工程師保羅·古瑟·埃布斯洛(Paul-Gunther Erbsloh)和漢斯·卡爾·馮·威利森(Hans-Karl von Willisen),當時這兩人正在進行一項利用甚高頻進行通信的研究。1934年,埃布斯洛和威利森在庫恩霍爾德的支持下創建了電氣機械設備公司(Gesellschaft für Elektroakustische und Mechanische Apparate,GEMA),並與庫恩霍爾德展開了密切的合作。

NVA最初的民用承包商品奇公司(Pintsch)眼見半路殺出個程咬金,立即展開工作。經過夜以繼日的研究,他們拿出了一個探測距離為2千米的雷達。兩家公司之間展開了激烈的競爭。

1934年10月,GEMA獲得了距離超過12公里的物體反射回來的電波,清晰度令人滿意。嚐到了甜頭的GEMA打算更進一步,開發一臺波長為2m(150MHz)的雷達,並對品奇雷達進行改進(儘管所需的高能真空管開發緩慢)。

注:我沒有找到關於品奇公司的任何信息,有知道的朋友可以在下面評論。

1935年9月26日,GEMA在一眾海軍將領和研究人員面前展示了他們的雷達(代號“electrical bearing”,波長43釐米,630MHz),其中有海軍上將埃裡希·約翰·阿爾伯特·雷德爾(Erich Raeder)和魯道夫·卡爾斯(Rolf Carls),炮術訓練艦佈雷姆澤號當做目標。實驗最終圓滿成功,海軍隨後做出了一系列指示,例如用“Dezimeter Telegraphie”取代“electrical bearing”。有趣的是,水兵們稱呼雷達為“DeTe-Gerät”,因為他們誤以為製造商是德國技術設備公司(Deutsches Technisches Gerät)。

注:“electrical bearing”是參考資料中譯為英語的寫法,沒有翻譯成中文,因為本人水平不夠,強行翻譯是畫蛇添足。可以知道的是“bearing”在雷達中是方位角的意思。De Te也沒有翻譯,谷歌的直譯是“分米無線電”。請大家自己體會,非常抱歉!

De Te在被送回GEMA進行改進前被裝備在Welle號軍艦上(具體是哪艘,我沒有查到)。後來,De Te的波長被修改為82釐米(368-370MHz),這成了後來德國Seetakt雷達的原型。不久,GEMA又開發了一具波長1.8米(165MHz)的雷達,它的最大輸出功率為8kW。這套雷達探測到了一架28千米外的轟炸機,因此被決定用於空中預警,成了Freyas雷達的起源。

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Seetakt雷達


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Freyas雷達

注:Seetakt是德國對海基雷達的代號;Freyas是對陸基雷達的代號。

GEMA的成功刺激了先前拒絕庫恩霍爾德的德律風根公司,他們決定參與競爭。德律風根著眼於近程防空火力的引導雷達,並於1935年夏季製作出了一具波長為50釐米的雷達,並能夠有效探測Ju 52飛機,這就是後來Würzburg雷達的前身。

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Würzburg雷達,這是D型

大量的小型公司參與了雷達及其配套設施的開發,最核心的是GEMA、德律風根、西門子、洛侖茲(Lorenz,和那位著名的科學家沒有關係)和AEG公司。出於敵我識別的考慮,德國雷達開發人員傾向於採用固定的頻率:機載雷達為125MHz,艦載雷達為368MHz,防空炮的火控雷達為560MHz。

雷達的命名

隨著第二次世界大戰的爆發,企業之前在開發雷達時呈現的混亂情況必須得到改善。出於對競爭對手的保密、嫉妒,已經或正在開發的雷達的代號都不一樣。因此有必要制定一套新的命名規則,以使其更加適應戰爭的需要。

早期的命名規則是:前綴FMG+設計年份+製造商+工作頻段+安裝方式。舉個例子,斯佩伯爵海軍上將號裝甲艦裝備的雷達是FMG 39G(gO),“FMG”是“Funkmessgerät”(德語“雷達”)的縮寫,“39”代表引進年份為1939年,“G”代表製造商GEMA,“g”代表工作頻段335-430GHz,“O”代表它被安裝在測距儀頂端。

下面的表格展示了代號中各個字母的含義。

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到了1943年,命名規則由一套更加直觀的體系取代:以雷達種類的縮寫作為前綴,後面跟上一個數字代碼

例如FMG 39G(gO)就變成了FuMO 22,FuMO是“Funkmess-Ortung”的縮寫,即“主動搜索雷達”。下面是各種前綴代表的含義以及德國海軍裝備的雷達一覽,翻譯自navweap網站。

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原表如此


關於資料來源的問題

本文以navweap網站上面的German Naval Radar to 1945一文為主要參考資料。不過,關於德國海軍雷達方面的資料極其稀缺、零碎,我會盡量以網上搜索到的其他資料來進行補充說明,如果有讀者能找到更加合理的資料,請務必告知!



德意志號(呂佐夫號)

德意志號(1940年被更名為呂佐夫號)在她的戰爭生涯中裝備了一臺FuMO 22雷達。從1942年1月到1944年3月間她加裝了FuMB 4 Sumatra雷達和FuMB 7 Timor雷達

FuMO 22雷達是整個FuMO 2x/3x系列雷達的開端,格柵狀天線,尺寸為6*2米。Navweap上面沒有關於它的任何數據。不過,艦隊Collection百科稱其對戰列艦大小的目標的最大探測距離為25千米,精度為±5°——如此大的誤差完全不能用來引導主炮射擊,而且容易受潮溼環境和開炮震動的影響,高海況下也不可靠。它被裝在德意志號的測距儀上。

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1939年冬的德意志號,這是她的唯一一張可以看到FuMO 22雷達的照片

1942年1月到1944年3月呂佐夫號加裝了FuMB 4 Sumatra雷達——我們無法從照片上看出Sumatra,不過我們知道它在艦橋側面。這是一種被動雷達(即日本海軍所稱的“逆探”),通過接收對方雷達發出的波束來探測目標。

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歐根親王號重巡洋艦上的Sumatra雷達,可以清楚地看到它的細節

同期,呂佐夫號的測距儀背面裝備了一具FuMB 7 Timor雷達。

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呂佐夫號前部艦橋的雷達裝備情況

注:Sumatra似乎還有Samos這個名字,另外,U艇也有FuMB 7,但是那是Naxos型,下圖是Naxos。

呂佐夫號的後部艦橋沒有裝備雷達。

斯佩伯爵海軍上將號

只有FuMO 22雷達(死得早.jpg)。

舍爾海軍上將號

舍爾海軍上將號最初的雷達也是FuMO 22。1940年她接受了改裝,拆除了原本巨大的金字塔狀艦橋,並用一部FuMO 27雷達替代了FuMO 22。1941年,她的後部艦橋也裝備了FuMO 27雷達。Timor和Sumatra雷達的裝備位置同呂佐夫。

注:FuMO 27雷達的相關信息也很缺乏,艦隊collection稱其有6*2米與4*2米兩種尺寸。

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舍爾海軍上將號前部艦橋的雷達安裝方式


納粹之眼——二戰中德國海軍的雷達(一)

後部艦橋的雷達安裝方式


未完待續……


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