Бомбовой прицел - Bombsight
Прицел представляет собой устройство , используемое военными самолетами , чтобы бросить бомбы точно. Бомбардировочные прицелы, характерные для боевых самолетов со времен Первой мировой войны , сначала были установлены на специально разработанных самолетах - бомбардировщиках, а затем перешли на истребители-бомбардировщики и современные тактические самолеты, поскольку эти самолеты принимали на себя основную бомбардировку.
Бомбовой прицел должен оценить путь, по которому бомба пойдет после выхода из самолета. Две основные силы во время падения - это сила тяжести и сопротивление воздуха , которые делают путь бомбы в воздухе примерно параболическим . Есть дополнительные факторы, такие как изменения плотности воздуха и ветра, которые можно учитывать, но они касаются только бомб, которые проводят значительную часть минуты, падая в воздухе. Эти эффекты можно свести к минимуму, уменьшив время падения с помощью бомбардировок на малой высоте или увеличив скорость бомб. Эти эффекты объединены в пикирующем бомбардировщике .
Однако бомбардировка на малых высотах также увеличивает опасность для бомбардировщика со стороны наземной обороны, и всегда требовалась точная бомбардировка с больших высот. Это привело к появлению ряда все более сложных конструкций бомбовых прицелов, предназначенных для бомбардировок с большой высоты.
Бомбардировочные прицелы были впервые использованы перед Первой мировой войной и с тех пор претерпели несколько серьезных изменений. Самыми ранними системами были прицельные приспособления , которые были предварительно настроены на предполагаемый угол падения. В некоторых случаях они состояли из не более чем набора гвоздей, забитых в удобный лонжерон, линий, нанесенных на самолет, или визуальных совмещений определенных частей конструкции. Они были заменены самыми ранними системами, разработанными по индивидуальному заказу, обычно прицельными приспособлениями, которые можно было установить в зависимости от скорости и высоты полета самолета. Эти ранние системы были заменены векторными бомбовыми прицелами, которые добавляли возможность измерения и корректировки ветра. Векторные бомбовые прицелы использовались для высот до 3000 м и скорости до 300 км / ч.
В 1930-х годах механические компьютеры с производительностью, необходимой для «решения» уравнений движения, начали использоваться в новых тахометрических прицелах, самым известным из которых является Norden . Затем, во время Второй мировой войны , тахометрические бомбовые прицелы часто сочетались с радиолокационными системами, чтобы обеспечить точное бомбометание сквозь облака или ночью. Когда послевоенные исследования показали, что точность бомбы примерно одинакова либо с оптическим, либо с радиолокационным наведением, оптические бомбовые прицелы, как правило, были удалены, а роль была передана специальным радиолокационным бомбовым прицелам.
Наконец, особенно с 1960-х годов, были введены полностью компьютеризированные бомбовые прицелы, в которых бомбардировка сочеталась с навигацией и картографированием дальнего действия.
Современные самолеты не имеют бомбового прицела, но используют высоко компьютеризированные системы, которые объединяют бомбардировку, артиллерийский огонь, ракетный огонь и навигацию на одном лобовом дисплее . Эти системы позволяют рассчитывать траекторию полета бомбы в реальном времени по мере маневрирования самолета, а также позволяют регулировать погоду, относительную высоту, относительную скорость движущихся целей и угол набора высоты или пикирования. Это делает их полезными как для горизонтальных бомбардировок, как в предыдущих поколениях, так и для тактических миссий, в которых раньше бомбили на глаз.
Концепции бомбового прицела
Силы на бомбе
Сопротивление бомбы для данной плотности воздуха и угла атаки пропорционально квадрату относительной скорости воздуха. Если вертикальная составляющая скорости обозначена как, а горизонтальная составляющая - тогда скорость равна, а вертикальная и горизонтальная составляющие сопротивления равны:
где C - коэффициент лобового сопротивления, A - площадь поперечного сечения, а ρ - плотность воздуха. Эти уравнения показывают, что горизонтальная скорость увеличивает вертикальное сопротивление, а вертикальная скорость увеличивает горизонтальное сопротивление. Эти эффекты игнорируются в следующем обсуждении.
Для начала рассмотрим только вертикальное движение бомбы. В этом направлении на бомбу будут действовать две основные силы, гравитация и сопротивление , первая постоянная, а вторая, изменяющаяся пропорционально квадрату скорости. Для самолета, летящего прямо и горизонтально, начальная вертикальная скорость бомбы будет равна нулю, что означает, что у него также будет нулевое вертикальное сопротивление. Гравитация ускоряет бомбу вниз, а по мере увеличения ее скорости - сила сопротивления. В какой-то момент (по мере увеличения скорости и плотности воздуха) сила сопротивления станет равной силе тяжести, и бомба достигнет предельной скорости . Поскольку сопротивление воздуха зависит от плотности воздуха и, следовательно, от высоты, конечная скорость будет уменьшаться по мере падения бомбы. Как правило, бомба замедляется по мере того, как она достигает более низких высот, где воздух более плотный, но взаимосвязь сложна.
Теперь рассмотрим горизонтальное движение. В тот момент, когда бомба покидает оковы, она увлекает за собой поступательную скорость самолета. Этому импульсу противодействует только сопротивление, которое начинает замедлять поступательное движение. По мере замедления поступательного движения сила сопротивления падает, и это замедление уменьшается. Скорость движения никогда не снижается полностью до нуля. Если бы бомба не подвергалась сопротивлению, ее траектория была бы чисто баллистической, и она ударилась бы в легко вычисляемую точку - вакуумную дальность . На практике сопротивление означает, что точка удара находится за пределами диапазона вакуума, и это реальное расстояние между падением и ударом известно просто как диапазон . Разница между диапазоном вакуума и фактическим диапазоном известна как след, потому что бомба, кажется, следует за самолетом при его падении. След и дальность полета различаются для разных бомб из-за их индивидуальной аэродинамики и обычно должны измеряться на дальности бомбардировки.
Основная проблема при полном разделении движения на вертикальную и горизонтальную составляющие - это конечная скорость. Бомбы предназначены для полета с направленным вперед носом в сторону относительного ветра , обычно за счет использования плавников в задней части бомбы. Сопротивление зависит от угла атаки бомбы в любой момент времени. Если бомба выпущена на малых высотах и скоростях, бомба не достигнет предельной скорости, и ее скорость будет во многом определяться продолжительностью падения бомбы.
Наконец, рассмотрим влияние ветра. Ветер действует на бомбу за счет сопротивления и, таким образом, зависит от скорости ветра. Обычно это лишь часть скорости бомбардировщика или конечной скорости, поэтому она становится важным фактором только в том случае, если бомба сбрасывается с высоты, достаточной для того, чтобы это небольшое влияние могло заметно повлиять на траекторию полета бомбы. Разница между точкой удара и местом падения, если бы не было ветра, называется дрейфом или перекрестным следом .
Проблема бомбового прицела
С точки зрения баллистики принято говорить о расчете наведения боеприпасов в качестве решения . Проблема бомбового прицела заключается в вычислении места в космосе, куда должны быть сброшены бомбы, чтобы поразить цель, когда учтены все эффекты, указанные выше.
В отсутствие ветра проблема бомбового прицела довольно проста. Точка удара зависит от трех факторов: высоты самолета, его поступательной скорости и конечной скорости бомбы. Во многих ранних бомбовых прицелах первые два параметра настраивались путем отдельной настройки переднего и заднего прицелов железного прицела, один для высоты, а другой - для скорости. Конечная скорость, увеличивающая время падения, может быть учтена путем увеличения эффективной высоты на величину, основанную на измеренной баллистике бомбы.
Когда учитывается парусность, расчеты усложняются. Поскольку ветер может действовать в любом направлении, бомбовые прицелы обычно разбивают ветер на части, которые действуют вдоль траектории полета и поперек нее. На практике, как правило, проще было заставить самолет лететь таким образом, чтобы исключить любое боковое движение перед падением и, таким образом, устранить этот фактор. Обычно это достигается с помощью обычных техник полета, известных как крабовое скольжение или скольжение .
Бомбовые прицелы - это прицельные приспособления, которые направлены в определенном направлении или нацелены. Хотя описанное выше решение возвращает точку в пространстве, можно использовать простую тригонометрию для преобразования этой точки в угол относительно земли. Затем устанавливают бомбовый прицел, чтобы указать этот угол. Бомбы сбрасываются, когда цель проходит через прицел. Расстояние между воздушными судами и целями в данный момент является диапазоном, так что этот угол часто называют углом диапазона , хотя угла падения , угла прицеливания , углом бомбардировки и аналогичные термины часто используются как хорошо. На практике некоторые или все эти вычисления выполняются с использованием углов, а не точек в пространстве, без окончательного преобразования.
Точность
На точность падения влияют как присущие ему проблемы, такие как случайность атмосферы или изготовления бомбы, так и более практические проблемы, например, насколько близко к плоскому и горизонтальному летит самолет или точность его приборов. Эти неточности со временем усугубляются, поэтому увеличение высоты полета бомбы, тем самым увеличивая время падения, оказывает значительное влияние на конечную точность сброса.
Полезно рассмотреть один-единственный пример сбрасывания бомбы во время типичной миссии. В данном случае мы рассмотрим 500-фунтовую универсальную бомбу AN-M64, широко используемую USAAF и RAF во время Второй мировой войны, с прямыми аналогами на арсенале большинства задействованных сил. Баллистические данные об этой бомбе можно найти в «Терминальных баллистических данных, Том 1: Бомбардировка». Против людей, стоящих на открытом воздухе, 500 фунтов имеет смертельный радиус около 107 м (350 футов), но намного меньше, чем против зданий, возможно, 27 м (90 футов).
M64 будет сброшен с Boeing B-17, летящего со скоростью 322 км / ч (200 миль в час) на высоте 20 000 футов при ветре 42 км / ч (25 миль в час). В этих условиях M64 будет двигаться вперед примерно на 10000 футов (3000 м) от точки падения до столкновения, для следа примерно на 305 м (1000 футов) от диапазона вакуума, и ударится со скоростью 351 м / с ( 1150 кадров в секунду) под углом примерно 77 градусов от горизонтали. Ожидается, что ветер со скоростью 42 км / ч (25 миль в час) переместит бомбу примерно на 91 м (300 футов) за это время. Время падения - около 37 секунд.
Допуская погрешность в 5% в каждом крупном измерении, можно оценить эти эффекты с точки зрения точности на основе методологии и таблиц в руководстве. Ошибка в 5% высоты на высоте 20 000 футов будет составлять 1 000 футов, поэтому самолет может находиться в диапазоне от 19 до 21 000 футов. Согласно таблице, это приведет к ошибке около 10-15 футов. Ошибка 5% в воздушной скорости, 10 миль в час, вызовет ошибку примерно на 15-20 футов. Что касается времени сброса, то ошибки порядка одной десятой секунды могут считаться наилучшими из возможных. В этом случае ошибка - это просто путевая скорость самолета за это время, или около 30 футов. Все они находятся в пределах смертельного радиуса действия бомбы.
Ветер влияет на точность бомбы двумя способами: он толкает бомбу прямо во время ее падения, а также меняет путевую скорость самолета перед сбросом. В случае прямого воздействия на бомбу измерение с погрешностью 5%, 1,25 миль в час, приведет к 5% погрешности в дрейфе, что составит 17,5 футов. Однако эта ошибка 1,25 мили в час или 1,8 кадра в секунду также будет добавлена к скорости самолета. За время падения, равное 37 секундам, это приведет к ошибке в 68 футов, что является внешним пределом характеристик бомбы.
Измерения скорости ветра является более серьезной проблемой. Ранние навигационные системы обычно измеряли его, используя процедуру счисления , которая сравнивает измеренное движение по земле с расчетным движением с помощью приборов самолета. Федеральное управление гражданской авиации «s FAR Часть 63 предлагает 5 до 10% точности этих расчетов, AFM ВВС США в 51-40 дает 10%, а HO ВМС США 216 в фиксированных 20 милях или больше. Эта неточность усугубляется тем, что она сделана с использованием индикации воздушной скорости прибора, а поскольку воздушная скорость в этом примере примерно в 10 раз больше скорости ветра, его ошибка в 5% может привести к большим неточностям в расчетах скорости ветра. Устранение этой ошибки путем прямого измерения путевой скорости (вместо ее вычисления) было крупным достижением в тахометрических прицелах 1930-х и 40-х годов.
Наконец, рассмотрите те же самые 5% ошибки в самом оборудовании, то есть ошибку 5% при установке угла дальности или аналогичную ошибку 5% при выравнивании самолета или бомбового прицела. Для простоты считайте, что 5% составляют угол в 5 градусов. Используя простую тригонометрию, 5 градусов на высоте 20 000 футов - это примерно 1750 футов, ошибка, из-за которой бомбы будут находиться далеко за пределами их смертельного радиуса. В ходе испытаний точность от 3 до 4 градусов считалась стандартной, а углы до 15 градусов не были редкостью. Учитывая серьезность проблемы, системы автоматического выравнивания прицелов были основной областью исследований до Второй мировой войны, особенно в США.
Ранние системы
Все расчеты, необходимые для прогнозирования траектории бомбы, можно выполнить вручную с помощью расчетных таблиц баллистики бомбы. Однако время для проведения этих расчетов нетривиально. При использовании визуального прицеливания дальность первого обнаружения цели остается фиксированной в зависимости от зрения. По мере увеличения скорости самолета остается меньше времени после первоначального определения местоположения для выполнения расчетов и корректировки траектории полета самолета, чтобы вывести его за правильную точку сброса. На ранних этапах разработки бомбового прицела проблема решалась за счет уменьшения допустимого диапазона поражения, тем самым уменьшая необходимость расчета предельных эффектов. Например, при падении с очень низкой высоты влияние сопротивления и ветра во время падения будет настолько незначительным, что им можно будет пренебречь. В этом случае измеримое влияние оказывают только скорость и высота движения.
Один из первых зарегистрированных примеров такого бомбового прицела был построен в 1911 году лейтенантом Райли Э. Скоттом из корпуса береговой артиллерии армии США . Это было простое устройство с вводом данных для воздушной скорости и высоты, которое можно было держать в руке, лежа на крыле самолета. После значительного тестирования он смог построить таблицу настроек для использования с этими входами. Во время испытаний в Колледж-Парке, штат Мэриленд , Скотт смог разместить две 18-фунтовые бомбы в пределах 10 футов от цели размером 4 на 5 футов с высоты 400 футов. В январе 1912 года Скотт выиграл 5000 долларов за первое место в конкурсе Мишлен по бомбардировке на аэродроме Вилакубле во Франции, совершив 12 попаданий в цель размером 125 на 375 футов при 15 бомбах, сброшенных с 800 метров.
Несмотря на ранние примеры, подобные тому, что был у Скотта до войны, на начальных этапах Первой мировой войны бомбардировки почти всегда выполнялись на глаз, а маленькие бомбы сбрасывались вручную, когда условия казались подходящими. По мере того, как во время войны использование и роль самолетов увеличивались, потребность в большей точности становилась насущной. Сначала это было достигнуто путем прицеливания частей самолета, таких как стойки и цилиндры двигателя, или рисования линий на боку самолета после испытательных падений на полигоне бомбардировки. Они были полезны для малых высот и стационарных целей, но по мере того, как характер воздушной войны расширился, потребности быстро переросли и эти решения.
На больших высотах больше нельзя было игнорировать влияние ветра и траектории бомбы. Одним из важных упрощений было игнорирование конечной скорости бомбы и вычисление ее средней скорости как квадратного корня из высоты, измеренной в футах. Например, бомба, сброшенная с высоты 10 000 футов, упадет со средней скоростью 400 кадров в секунду, что позволяет легко рассчитать время падения. Теперь все, что оставалось, - это измерение скорости ветра или, в более общем смысле, скорости относительно земли. Обычно это достигалось путем полета самолета в направлении общего направления ветра, а затем наблюдения за движением объектов на земле и корректировки траектории полета из стороны в сторону до тех пор, пока любой оставшийся боковой дрейф из-за ветра не был устранен. Затем скорость относительно земли измерялась путем измерения времени движения объектов между двумя заданными углами, если смотреть через прицел.
Одним из наиболее полно разработанных примеров такого прицела для боевых действий был немецкий бомбовый прицел Görtz , разработанный для тяжелых бомбардировщиков Gotha . Görtz использовал телескоп с вращающейся призмой внизу, которая позволяла поворачивать прицел вперед и назад. После обнуления бокового движения прицел был установлен на заданный угол, а затем объект был измерен с помощью секундомера, пока он не оказался прямо под самолетом. Это показало путевую скорость, которая была умножена на время, необходимое для удара о землю, а затем указатель в прицеле был установлен на угол, смотрящий вверх на столе. Затем бомбардировщик наблюдал за целью в прицеле, пока она не пересекла указатель, и сбросил бомбы. Подобные бомбовые прицелы были разработаны во Франции и Англии, в частности, бомбовые прицелы Мишлен и Центральной летной школы № 7. Несмотря на то, что эти прицелы были полезны, требовалось много времени на настройку, пока движение было рассчитано по времени.
Отличное обновление базовой концепции было внесено Гарри Вимперисом , более известным своей более поздней ролью в разработке радара в Англии. В 1916 году он представил Drift Sight , который добавил простую систему для прямого измерения скорости ветра. Нацеливатель бомбы сначала набирал высоту и скорость полета самолета. При этом металлический стержень с правой стороны прицела повернулся так, чтобы он смотрел из фюзеляжа. Перед запуском бомбы бомбардировщик летел бы под прямым углом к линии бомбы, а бомбардировщик смотрел бы мимо стержня, чтобы наблюдать за движением объектов на земле. Затем он регулировал скорость ветра до тех пор, пока движение не происходило прямо вдоль стержня. Это действие измеряло скорость ветра и перемещало прицел на правильный угол, чтобы учесть ее, устраняя необходимость в отдельных расчетах. Более поздняя модификация была добавлена для расчета разницы между истинной и указанной воздушной скоростью , которая увеличивается с высотой. Это была версия Drift Sight Mk. 1A, установленный на тяжелом бомбардировщике Handley Page O / 400 . Вариации конструкции были обычными, как у американского бомбового прицела Estoppey .
Проблема всех этих бомбовых прицелов заключалась в том, что они не могли противостоять ветру в любом направлении, кроме как вдоль пути следования. Это делало их бесполезными против движущихся целей, таких как подводные лодки и корабли . Если только цель не летела прямо по ветру, их движение унесло бы бомбардировщик от линии ветра по мере приближения. Кроме того, по мере того, как зенитная артиллерия становилась все более эффективной, они часто предвидели свои орудия вдоль линии ветра защищаемых целей, зная, что атаки будут идти с этих направлений. Было крайне необходимо решение для борьбы с боковым ветром.
Векторные прицелы
Вычисление влияния произвольного ветра на траекторию самолета уже было хорошо понимаемой задачей в аэронавигации , требующей элементарной векторной математики . Вимперис был хорошо знаком с этими методами и продолжил писать основополагающий вводный текст по этой теме. Те же расчеты будут работать так же хорошо для траекторий бомбы с некоторыми небольшими корректировками, чтобы учесть изменение скорости при падении бомб. Даже когда вводился дрифт-прицел, Вимперис работал над новым бомбовым прицелом, который помог решить эти расчеты и позволил учитывать влияние ветра независимо от направления ветра или полета бомбы.
Результатом стал прицел для определения курса (CSBS), названный «самым важным бомбовым прицелом войны». Набор значений высоты, воздушной скорости, скорости и направления ветра вращал и сдвигал различные механические устройства, которые решали векторную задачу. После настройки бомбардировщик наблюдал за объектами на земле и сравнивал их путь с тонкими проводами по обе стороны от прицела. Если было какое-либо движение вбок, пилот мог повернуть на новый курс, пытаясь нейтрализовать снос. Обычно требовалось несколько попыток, и в этот момент самолет летел в правильном направлении, чтобы пролететь прямо над точкой сброса с нулевой боковой скоростью. Затем бомбардировщик (или пилот в некоторых самолетах) прицелился через прикрепленные к нему прицельные приспособления, чтобы рассчитать время падения.
CSBS был принят на вооружение в 1917 году и быстро заменил более ранние прицелы на самолетах, в которых было достаточно места - CSBS был довольно большим. По ходу войны вводились версии для разных скоростей, высот и типов бомб. После войны CSBS продолжал оставаться основным бомбовым прицелом, используемым британцами. Тысячи были проданы иностранным военно-воздушным силам, и были созданы многочисленные версии для производства по всему миру. Также был разработан ряд экспериментальных устройств, основанных на вариации CSBS, в частности, американский прицел Estoppey D-1, разработанный вскоре после войны, и аналогичные версии из многих других стран. Все эти "векторные бомбовые прицелы" имели общую систему векторных вычислений и дрейфовые тросы, отличаясь в первую очередь формой и оптикой.
По мере того, как бомбардировщики росли и многоместные самолеты стали обычным явлением, пилот и бомбардир уже не могли использовать один и тот же инструмент, и ручные сигналы больше не были видны, если бомбардир находился ниже пилота в носу. В послевоенное время предлагалось множество решений с использованием двойной оптики или аналогичных систем, но ни одно из них не получило широкого распространения. Это привело к появлению пилотного указателя направления, указателя с электрическим приводом, который использовался бомбовым прицелом для индикации поправок из удаленного места в самолете.
Векторные прицельные приспособления оставались стандартом для большинства вооруженных сил вплоть до Второй мировой войны и были основным прицелом британской службы до 1942 года. И это несмотря на введение более новых прицельных систем с большими преимуществами по сравнению с CSBS и даже более новых версий этого прицела. CSBS, который не удалось использовать по разным причинам. Более поздние версии CSBS, в конечном итоге достигшие Mark X, включали корректировки для различных бомб, способы атаки движущихся целей, системы для более простого измерения ветра и множество других опций.
Тахометрические прицелы
Одной из основных проблем с использованием векторных прицелов был длинный прямой пробег перед сбросом бомб. Это было необходимо для того, чтобы у пилота было достаточно времени, чтобы точно учесть влияние ветра и установить правильный угол полета с некоторой степенью точности. Если что-то изменилось во время взрыва бомбы, особенно если самолету приходилось маневрировать, чтобы избежать обороны, все приходилось настраивать заново. Кроме того, введение бомбардировщиков-монопланов сделало регулировку углов более трудной, потому что они не могли так легко разворачиваться со скольжением, как их более ранние бипланы. Они страдали от эффекта, известного как « голландский перекат », из-за которого их было труднее поворачивать, и они имели тенденцию к колебаниям после выравнивания. Это еще больше уменьшило время наведения бомбы на корректировку траектории.
Одно из решений этой более поздней проблемы уже использовалось в течение некоторого времени, это использование какой-то подвесной системы для удержания бомбового прицела ориентированным примерно вниз во время маневрирования или при обдуваемых порывами ветра. Эксперименты еще в 1920-х годах показали, что это может примерно вдвое повысить точность бомбометания. США осуществляли активную программу в этой области, включая прицелы Estoppey, установленные на утяжеленных стабилизаторах, и эксперименты Sperry Gyroscope с американскими версиями CSBS, установленными на то, что сегодня назвали бы инерциальной платформой . Эти же разработки привели к появлению первых полезных автопилотов , которые можно было использовать для прямого набора необходимого пути и обеспечения полета самолета к этому курсу без каких-либо дополнительных действий. В 1920-е и 30-е годы рассматривались различные системы бомбометания, использующие одну или обе из этих систем.
В тот же период отдельное направление развития привело к появлению первых надежных механических компьютеров . Их можно использовать для замены сложной таблицы чисел тщательно продуманным кулачковым устройством, а также для ручного расчета с помощью ряда шестерен или скользящих колес. Первоначально ограничиваясь довольно простыми вычислениями, состоящими из сложений и вычитаний, к 1930-м годам они достигли точки, в которой они использовались для решения дифференциальных уравнений . Для использования прицела бомбы такой калькулятор позволил бы прицелу бомбы набирать основные параметры самолета - скорость, высоту, направление и известные атмосферные условия - и прицел бомбы автоматически рассчитывал бы правильную точку прицеливания за несколько секунд. Некоторые из традиционных вводных данных, такие как воздушная скорость и высота, можно было даже принимать непосредственно с приборов самолета, что исключает эксплуатационные ошибки.
Хотя эти разработки были хорошо известны в отрасли, только ВВС США и ВМС США приложили согласованные усилия к их разработке. В течение 1920-х годов военно-морской флот финансировал разработку бомбового прицела Norden, а армия финансировала разработку Sperry O-1 . Обе системы в целом были похожи; бомбовый прицел, состоящий из небольшого телескопа, был установлен на стабилизирующей платформе для обеспечения устойчивости прицельной головки. Для расчета точки прицеливания использовался отдельный механический компьютер. Точка прицеливания передавалась обратно в прицел, который автоматически поворачивал телескоп на правильный угол с учетом дрейфа и движения самолета, сохраняя цель в поле зрения. Когда бомбардировщик прицелился в телескоп, он мог увидеть любой остаточный дрейф и передать его пилоту или позже передать эту информацию прямо в автопилот . Простое перемещение телескопа для удержания цели в поле зрения имело побочный эффект, заключающийся в постоянной тонкой настройке расчетов ветра и, следовательно, в значительном увеличении их точности. По разным причинам армия потеряла интерес к Sperry, и особенности бомбовых прицелов Sperry и Norden были добавлены в новые модели Norden. Тогда Norden оборудовал почти все американские бомбардировщики высокого уровня, в первую очередь B-17 Flying Fortress . На испытаниях эти бомбовые прицелы показали фантастическую точность. На практике, однако, их серьезно расстроили операционные факторы, так что точечные бомбардировки с использованием Нордена в конечном итоге были прекращены.
Хотя США приложили наибольшие усилия для разработки концепции тахометрии, они также изучаются в других странах. В Великобритании работа над автоматическим бомбовым прицелом (ABS) велась с середины 1930-х годов в попытке заменить CSBS. Однако в АБС не входили ни стабилизация прицельной системы, ни система автопилота Нордена. При тестировании АБС оказалось слишком сложно использовать, требуя долгих пробежек, чтобы компьютер успел определить точку прицеливания. Когда бомбардировочное командование Королевских ВВС пожаловалось, что даже CSBS слишком долго подбирается к цели, усилия по развертыванию ABS прекратились. Для своих нужд они разработали новый векторный бомбовый прицел Mk. XIV . Модель Mk. XIV имел стабилизирующую платформу и компьютер прицеливания, но работал больше как CSBS в общей функциональности - наведение бомбы заставляло компьютер перемещать прицельную систему на правильный угол, но бомбовый прицел не отслеживал цель и не пытался исправить самолет. дорожка. Преимущество этой системы состояло в том, что она была значительно более быстрой в использовании и могла использоваться даже во время маневрирования самолета, требовалось всего несколько секунд полета по прямой перед падением. Столкнувшись с отсутствием производственных мощностей, компания Sperry получила контракт на производство Mk. XIV в США, назвав его Sperry T-1.
Позже и англичане, и немцы представят собственные достопримечательности, подобные Нордену. Основываясь хотя бы частично на информации о Norden, переданной им через Duquesne Spy Ring , Люфтваффе разработало Lotfernrohr 7 . Базовый механизм был почти идентичен Norden, но намного меньше. В некоторых приложениях Lotfernrohr 7 мог использоваться самолетом с одним экипажем, как это было в случае с Arado Ar 234 , первым в мире действующим реактивным бомбардировщиком. Во время войны ВВС Великобритании нуждались в точных бомбардировках с большой высоты, и в 1943 году они представили стабилизированную версию более ранней системы ABS, ручной стабилизированный автоматический бомбовый прицел (SABS). Он был произведен в таких ограниченных количествах, что сначала использовался только знаменитой 617-й эскадрильей RAF , The Dambusters.
Все эти конструкции в совокупности стали известны как тахометрические прицелы , «тахометрические», относящиеся к синхронизирующим механизмам, которые подсчитывают вращения винта или шестерни, которые работают с определенной скоростью.
Радиолокационные бомбардировки и комплексные системы
В предвоенную эпоху велись долгие споры об относительных преимуществах дневного света по сравнению с ночными бомбардировками. Ночью бомбардировщик практически неуязвим (до появления радара ), но найти цель было большой проблемой. На практике можно было атаковать только крупные цели, такие как города. Днем бомбардировщик мог использовать свои прицельные приспособления для поражения точечных целей, но только с риском быть атакованным истребителями и зенитной артиллерией противника .
В начале 1930-х годов споры были выиграны сторонниками ночных бомбардировок, и ВВС Великобритании и Люфтваффе начали строительство большого парка самолетов, предназначенных для ночных полетов. Поскольку « бомбардировщик всегда прорвется вперед », эти силы носили стратегический характер и в значительной степени сдерживали собственные бомбардировщики других сил. Однако новые двигатели, представленные в середине 1930-х годов, привели к появлению гораздо более крупных бомбардировщиков, которые могли нести значительно улучшенные защитные комплекты, в то время как их большая рабочая высота и скорость делали их менее уязвимыми для наземной обороны. Политика снова изменилась в пользу дневных атак на военные объекты и фабрики, отказавшись от того, что считалось трусливой и пораженческой политикой ночных бомбардировок.
Несмотря на это изменение, Люфтваффе продолжало прилагать определенные усилия для решения проблемы точной навигации в ночное время. Это привело к Битве лучей на начальных этапах войны. Королевские ВВС вернулись в строй в начале 1942 года с аналогичными собственными системами, и с этого момента радионавигационные системы повышенной точности позволяли бомбить в любую погоду или в любых условиях эксплуатации. Система Oboe , впервые использованная в оперативном режиме в начале 1943 года, обеспечивала реальную точность порядка 35 ярдов, что намного лучше, чем любой оптический бомбовый прицел. Внедрение британского радара H2S еще больше улучшило возможности бомбардировщика, позволяя атаковать цели напрямую без использования удаленных радиопередатчиков, дальность действия которых ограничивалась прямой видимостью. К 1943 году эти методы широко использовались как RAF, так и USAAF, что привело к созданию H2X, а затем серии улучшенных версий, таких как AN / APQ-13 и AN / APQ-7, используемых на Boeing B-29 Superfortress .
Эти ранние системы работали независимо от любого существующего оптического бомбового прицела, но это создавало проблему, заключающуюся в необходимости отдельно рассчитывать траекторию полета бомбы. В случае с Гобой эти расчеты проводились перед полетом на наземных базах. Но поскольку дневное визуальное бомбометание все еще широко использовалось, были быстро сделаны преобразования и приспособления для повторения радиолокационного сигнала в существующих бомбовых прицелах, что позволило калькулятору бомбового прицела решить проблему радиолокационного бомбометания. Например, AN / APA-47 использовался для объединения выходных сигналов AN / APQ-7 с Norden, что позволяло наводчику бомбы легко проверять оба изображения для сравнения точки прицеливания.
Анализ результатов бомбардировок, проведенных с использованием радионавигационных или радиолокационных методов, показал, что точность была практически одинаковой для двух систем - ночные атаки с помощью гобоя могли поражать цели, которые Norden не мог в течение дня. За исключением эксплуатационных соображений - ограниченного разрешения радара и ограниченной дальности действия навигационных систем - необходимость в визуальных бомбовых прицелах быстро отпала. Конструкции эпохи поздней войны, такие как Boeing B-47 Stratojet и English Electric Canberra, сохранили свои оптические системы, но их часто считали второстепенными по сравнению с радиолокационными системами и системами радиосвязи. В случае с «Канберрой» оптическая система существовала только из-за задержек с выпуском радарной системы.
Послевоенные события
Роль стратегических бомбардировок со временем эволюционировала в сторону все более высоких, все более быстрых, все более дальних миссий с все более мощным оружием. Хотя тахометрические прицелы обеспечивали большинство функций, необходимых для точного бомбометания, они были сложными, медленными и ограничивались атаками по прямой и горизонтальной. В 1946 году ВВС США обратились к Научно-консультативной группе ВВС США с просьбой изучить проблему бомбардировок с реактивных самолетов, которые вскоре должны были поступить на вооружение. Они пришли к выводу, что на скорости более 1000 узлов оптические системы будут бесполезны - дальность видимости до цели будет меньше, чем дальность сбрасывания бомбы на больших высотах и скоростях.
На рассматриваемых дальностях атаки, составляющих тысячи миль, радионавигационные системы не смогут обеспечить требуемую дальность и точность. Для этого требовались системы радиолокационной бомбардировки, но существующие образцы не предлагали требуемых характеристик. При рассматриваемых стратосферных высотах и больших дальностях "прицеливания" антенна радара должна быть очень большой, чтобы обеспечивать требуемое разрешение, но это противоречит необходимости разработки антенны, которая была бы как можно меньше, чтобы уменьшить лобовое сопротивление. . Они также указали, что многие цели не будут отображаться непосредственно на радаре, поэтому для бомбового прицела потребуется способность падать в точках относительно некоторого ориентира, который действительно появился, так называемых «точек прицеливания со смещением». Наконец, группа отметила, что многие функции в такой системе будут перекрывать ранее существовавшие отдельные инструменты, такие как системы навигации. Они предложили единую систему, которая будет предлагать картографирование, навигацию, автопилот и наведение бомбы, тем самым уменьшая сложность и особенно необходимое пространство. Такая машина сначала появилась в виде AN / APQ-24 , а затем «K-System», AN / APA-59 .
В течение 1950-х и 1960-х годов подобного рода радиолокационные бомбардировки были обычным явлением, и точность систем была ограничена тем, что было необходимо для поддержки атак с применением ядерного оружия - круговая вероятность ошибки (CEP) около 3000 футов считалась достаточной. По мере того как дальность полета увеличивалась до тысяч миль, бомбардировщики начали использовать инерциальное наведение и звездные трекеры, чтобы обеспечить точную навигацию вдали от земли. Эти системы быстро улучшились в точности и в конечном итоге стали достаточно точными, чтобы справиться с падением бомбы без необходимости в отдельном бомбовом прицеле. Так было с точностью 1500 футов, требуемой от B-70 Valkyrie , в котором отсутствовал какой-либо обычный бомбовый прицел.
Современные системы
Во время холодной войны предпочтительным оружием было ядерное оружие, и требования к точности были ограничены. Разработка систем тактической бомбардировки, особенно способность атаковать точечные цели с помощью обычного оружия, которая была первоначальной целью Norden, не рассматривалась всерьез. Таким образом, когда США вступили в войну во Вьетнаме , их предпочтительным оружием был Douglas A-26 Invader, оснащенный Norden. Такое решение было неадекватным.
В то же время постоянно растущие уровни мощности новых реактивных двигателей привели к появлению истребителей с бомбовой нагрузкой, аналогичной тяжелым бомбардировщикам предыдущего поколения. Это вызвало спрос на новое поколение значительно улучшенных бомбовых прицелов, которые можно было бы использовать в самолетах с одним экипажем и использовать в тактике истребителя, будь то высокий или низкий уровень, при пикировании к цели или во время жесткого маневрирования. Также были разработаны специальные возможности для метательных бомбардировок , чтобы позволить самолетам избежать радиуса поражения их собственного ядерного оружия , что требовало лишь средней точности, но совершенно иной траектории, которая изначально требовала специального бомбового прицела.
По мере совершенствования электроники эти системы можно было комбинировать вместе, а затем, в конечном итоге, с системами наведения другого оружия. Они могут управляться напрямую пилотом и предоставлять информацию через проекционный дисплей или видеодисплей на приборной панели. Определение бомбового прицела становится размытым: «умные» бомбы с наведением в полете , такие как бомбы с лазерным наведением или бомбы, использующие GPS , заменяют «глупые» гравитационные бомбы .
Смотрите также
- Бомбовой прицел Norden (USAAF)
- Стабилизированный автоматический бомбовый прицел (RAF)
- Бомбовый прицел Mark XIV (RAF) менее точен для бомбометания по площади.
- Lotfernrohr 7 (Люфтваффе)
- СВП-24
использованная литература
Библиография
- Терминальные баллистические данные, Том I: Бомбардировка (Технический отчет). Управление Главного артиллерийского управления армии США. Август 1944 г.
- Эффекты , «Конечные баллистические данные, Том III: Бомбардировка» , Управление Главного управления вооружений армии США, сентябрь 1945 г.
- Управление огнем , "Военно-морская артиллерия и артиллерия, том 2, глава 23: Управление огнем самолетов" , Департамент артиллерийского вооружения и артиллерийского вооружения, Военно-морская академия США, 1958 год.
- Роберт Перри, «Разработка бортового вооружения» , Командование систем ВВС, октябрь 1961 г.
- Аллан Раймонд, "Как наш бомбовый прицел решает проблемы" , Popular Science , декабрь 1943 г., стр. 116–119, 212, 214
- Вольта Торри, "Как работает бомбовый прицел Нордена" , Popular Science , июнь 1945 г., стр. 70–73, 220, 224, 228, 232
- Кристина Гултер, «Забытое наступление: кампания по борьбе с судоходством Королевских ВВС, 1940–1945» , Рутледж, 1995 г.
- Лойд Сирл, "Война бомбовых прицелов: Норден против Сперри" , IEEE Spectrum, сентябрь 1989 г., стр. 60–64