230. 从施佩到沙恩——由两场海战浅谈雷达所带来的炮术革命
本文是“燃烧的岛群”第230篇原创文章，作者柠檬萌萌鸡（海军史爱好者和研究者）。
全文共3333字，配图21幅，阅读需要12分钟，本文于2020年1月12日首发。
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雷达的应用绝对是第二次世界大战中浓墨重彩的一笔，那么雷达对于海军来说又有着怎样的意义呢？舰炮是如何开火的？雷达又能对一艘战舰起到什么样的帮助呢？今天我们就用两场海战——1939年的拉普拉塔河口之战和1943年的北角海战来谈谈雷达所带来的海军炮术革命。
图1. 拉普拉塔河口之战中的英军轻巡洋舰
1939年12月13日，德国袖珍战列舰“施佩伯爵”号向着阿根廷和乌拉圭海岸附近的拉普拉塔河河口驶去，在那里皇家海军南美巡洋舰中队正严阵以待。第二次世界大战中的第一次海战即将打响。
英军舰队包括“埃克塞特”号重巡洋舰（HMS Exeter）、“阿贾克斯”号轻巡洋舰（HMS Ajax）和“阿基里斯”号轻巡洋舰（HMS Achilles），其中“阿基里斯”号隶属于皇家新西兰海军。这支舰队由海军准将哈伍德指挥，旗舰为“阿贾克斯”号，但需要注意的是，此时英舰并没有安装雷达。
图2. 描绘海战情景的画作，可以看到此时英军并没有装备雷达
在随后的交火中，两艘轻巡洋舰与“埃克塞特”号分开行动，三艘巡洋舰高速接敌并希望能使敌舰分散火力。在整场战斗中，“施佩伯爵”号的主要目标是“埃克塞特”号，与英舰不同的是，德舰装备有测距雷达，在能见度较差的清晨可以迅速取得射击参数。开战5分钟后，“施佩伯爵”的第三轮齐射便命中了“埃克塞特”号，随后又多次取得命中，迫使损伤严重，火力全失的英舰退出战斗。
图3. 埃克塞特号舰首的两座主炮都被击中
在德舰集中火力对付“埃克塞特”号时，两艘轻巡洋舰已经将距离缩短到6海里以内并用6寸主炮猛烈开火，她们迫使德舰分散火力，这一举动很可能使“埃克塞特”号免遭厄运。
图4. 埃克塞特号千疮百孔的舰桥
在缺少雷达测距的情况下，英军使用老式战术向敌舰射击，先打出一轮过近的炮弹，随后每次射击向后延伸，直到取得跨射。“阿贾克斯”号在战斗中取得了数次命中，但她的后炮塔和指挥仪控制塔也被命中，幸存下来的舰员们使用备用测距仪继续为主炮提供射击参数。
而“阿基里斯”号的炮塔则各自为战，每座炮塔中的观测员负责修正自己炮塔的弹道。在如此短的距离内这个不太精密的系统也同样有效，并且反应更快。
图5. 阿贾克斯号，此时的她已经拆除了航空设施
那么在这场海战中双方的舰炮是如何瞄准、射击的呢？
这是一场第一次世界大战式的海战，虽然英舰上还没有装备雷达，但其主炮组配有至少一座指挥仪控制塔(DCT, Director Control Tower)，大多数较大的轻巡洋舰都有两座。
图6. 黛朵级防空巡洋舰，图示中舰桥上方绿色即为DCT
在对海瞭望哨发现敌人后，舰桥内部的作战室（Operation Room）下达备战令，指挥仪组员进入舰桥顶上的指挥仪控制塔，在那里训练有素的舰员们用测距仪追踪敌舰，并将敌舰的距离、航向、方位和速度报告给中央计算室(TS, Transmitting Station)。
图7. 对海射击流程图示
在这里这些信息己方坐标及其他次要数据一齐输入海军部火控台(AFCT)加以计算，被迅速转化为火炮的射击参数，随后开火。DCT内的舰员也会观察炮弹落点并对其进行修正直至命中目标。
图8. DCT内部图示
虽然双方的舰炮都是按照这样的流程运作，但装备了雷达的德舰命中水平显然更高。三艘老旧的英国巡洋舰之所以能成功迫使一艘新锐德军袖珍战列舰撤退并随后自沉，是因为其良好的战斗素养和正确的战术。在此战后，英军才通过科技投入，在雷达技术上渐渐追上德国人的脚步。
图9. 施佩伯爵号袖珍战列舰
自1941年起战舰上开始安装284型主炮火控雷达，在接下来的一年里又研发出了升级版的284M型雷达，更可靠，更易于操作并且更加精准，它甚至可以探测炮弹炸起的水柱。雷达可以提高目视射击的效率，也可以允许战舰只使用雷达进行盲射。轴心国在雷达火控方面从未达到过这样的高度，这也是英军在面对敌人时最为主要的优势。
图10. 图片中红色为284型雷达，绿色为DCT，蓝色为副炮指挥仪
当然实战才是检验雷达的唯一途径。
1943年12月的北角海战中，伯内特海军中将坐镇旗舰“贝尔法斯特”号（HMS Belfast）与“谢菲尔德”号轻巡洋舰（HMS Sheffield）和“诺福克”号（HMS Norfolk）重巡洋舰在挪威北部海岸附近发现了正准备拦截盟军商船队的“沙恩霍斯特”号战列巡洋舰。此时的英舰装备有273型目标识别雷达和284型主炮火控雷达，防空炮和副炮也配有雷达。
图11. 贝尔法斯特号巡洋舰，舰桥上方黑色的一条就是284雷达
12月26日早9时，巡洋舰的雷达探测到“沙恩霍斯特”号的踪迹，并与之接战。而对于英军的到来浑然不知的“沙恩霍斯特”号此时还没有将炮口转过来。她身中两弹，雷达也被摧毁。德舰迅速脱离战斗，但英舰仍用雷达持续跟踪并将其位置信息报告给坐镇“约克公爵”号（HMS Duke of York）的弗雷泽海军上将。
图12. 约克公爵号战列舰
关于接下来的战斗细节，我们来看看“约克公爵”号的炮术报告，上面是这样写的：
“沙恩霍斯特”号在45000码的距离上被273型雷达探测到，其最初的航向和速度信息被发送到14寸主炮的中央计算室(TS, Transmitting Station)，这些信息通过火控台进行计算，随后控制着指挥仪控制塔(DCT, Director Control Tower)的284型雷达在40000码的距离上开机工作……30400码的距离上捕获目标……25800码的距离上雷达回波已经足以稳定地标定敌舰方位。
图13. 约克公爵号的前部主炮群
然后就是重复之前的过程，将信息发送到中央计算室进行计算，转化为火炮的射击参数，此时“约克公爵”号的主炮就已准备好发出怒吼了。
随后的战斗在暴风雪中进行，但英舰仍可使用其火控雷达来跟踪德舰并向其开火。最终“沙恩霍斯特”号被击沉——这场胜利应归功于火控雷达这种新技术对海军火力的提升。这也表明自1939年来皇家海军在科技上已经取得了长足的进步。
此外在防空作战时，雷达也能发挥很大的作用。
图14. HACS示意图
在雷达出现之前，英军就已经对用于对付水面或空中目标的目视火控系统进行了充分的测试。例如，通过计算来袭敌机的高度和方位，其HACS（高角度火控系统，High Angle Control System）可以引导战舰上的大口径防空炮（通常是4寸或5.25寸炮），随后将这些信息传递到炮位上。
图15. 5.25寸炮装备于乔治五世级战列舰和防空巡洋舰
这种液压传动系统依靠目视瞄准目标，如果敌机保持恒定的航向、高度和速度，它就能很好地工作。但不幸的是并不是所有的敌机都这么“乐于助人”，例如在面对如斯图卡一类的俯冲轰炸机时，该系统实际上并没有什么用。
图16. 这种4寸炮是英军大多数战舰的标配防空武器
1938年“谢菲尔德”号装备了试验性质的79型对空预警雷达，在条件允许的情况下可以探测到60英里外的敌机。例如当斯图卡来袭时，可以提前20分钟向防空炮手发出预警。该型雷达随后发展为更加全能的279型雷达，结合了空中预警和水面搜索功能。
图17. 谢菲尔德号巡洋舰
使HACS重获新生的正是279型对空预警雷达，它允许操作员持续跟踪敌机在航向、速度和方位上的变化。到1941年底，装备了这种雷达的轻巡洋舰在面对空袭时展现出了极高的效率。在1941年5月的克里特岛之战中，装备了279型雷达的“斐济”号轻巡洋舰多次击退敌机，直到弹药用光才被击沉。
图18. 斐济号轻巡洋舰
1941年底，巡洋舰开始换装更好的285型雷达。对雷达的升级工作一直持续到战争结束。次要防空武器（或是防空巡洋舰的主炮组）可以使用283型雷达和她们的ABU（Auto Barrage Unit，自动弹幕单元）在敌机面前形成一道由弹幕组成的死亡之墙。
图19. 黛朵级防空巡洋舰前部的主炮群
事实证明，这道死亡之墙对飞机的杀伤力不亚于直瞄防空炮火。1943年时小口径防空炮已经配备了282型雷达，通过定向天线和自动精确测距引导。应用这些电子火控系统的目的很简单——确保防空炮指向即将到来的威胁，并能在飞机处于射程范围内时，应对飞机做出的任何机动。
图20. 确捷号上的281型对空预警雷达
图21. 战争后期砰砰炮上也有装备雷达，图示为262型测距雷达
参考资料
《Osprey New Vanguard 194 British Cruisers 1939-45》 Angus Konstam
《British Cruisers Two World War and After》 Norman Friedman
《Nelson to Vanguard》 David.K.Brown