Бомбовый прицел - Bombsight

Ранний бомбовый прицел, 1910-е гг.
Прототип бомбового прицела Norden MK XI 1923 года

А бомбовый прицел это устройство, используемое военными самолетами для сброса бомбы точно. Бомбардировочные прицелы - особенность боевых самолетов с Первая Мировая Война, были впервые обнаружены на специально разработанных бомбардировщик а затем переехал в истребители-бомбардировщики и современный тактический самолет поскольку эти самолеты приняли на себя основную бомбардировку.

Бомбовой прицел должен оценить путь, по которому бомба пойдет после выхода из самолета. Две основные силы во время его падения: сила тяжести и сопротивление воздуха, которые делают путь бомбы в воздухе примерно параболический. Есть дополнительные факторы, такие как изменения в плотность воздуха и ветер это можно рассматривать, 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 с малой высоты или увеличив скорость бомб. Эти эффекты объединены в пикирующий бомбардировщик.

Однако бомбардировка на малых высотах также увеличивает опасность для бомбардировщика со стороны наземной обороны, а точная бомбардировка с больших высот всегда была желательна. 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. Самые ранние системы были железные прицелы, 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-е гг. механические компьютеры с характеристиками, необходимыми для "решения", уравнения движения начали включаться в новые тахометрические прицельные приспособления, самым известным из которых является Norden. Затем в Вторая Мировая Война, тахометрические бомбовые прицелы часто сочетались с радар системы, позволяющие вести точную бомбардировку сквозь облака или ночью. Когда послевоенные исследования продемонстрировали, что точность бомбы примерно одинакова либо с оптическим, либо с радиолокационным наведением, оптические бомбовые прицелы, как правило, были удалены, и роль была передана специальным радиолокационным 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 в одном проекционный дисплей. Эти системы могут рассчитывать траекторию полета бомбы в реальное время, по мере маневрирования самолета, и добавить возможность регулировки погоды, относительной высоты, относительной скорости движущихся целей и угла 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 при заданной плотности воздуха и угол атаки пропорциональна квадрату относительной скорости воздуха. Если обозначить вертикальную составляющую скорости как а горизонтальная составляющая - на тогда скорость а вертикальная и горизонтальная составляющие сопротивления:

куда C коэффициент лобового сопротивления, А - площадь поперечного сечения, а ρ это 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: сила тяжести и тащить, первая постоянная, а вторая изменяется 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, и по мере увеличения ее скорости увеличивается сила сопротивления. В какой-то момент (по мере увеличения скорости и плотности воздуха) сила сопротивления сравняется с силой тяжести, и бомба достигнет предельная скорость. 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 достигает более низких высот, где воздух более плотный, но взаимосвязь сложна.[1]

Линия бомб, падающих с этого B-26, идет назад из-за сопротивления. Двигатели самолета заставляют его двигаться вперед с постоянной скоростью, а бомбы замедляются. С точки зрения бомбардировщика, бомбы остаются позади самолета.

Теперь рассмотрим горизонтальное движение. В тот момент, когда бомба покидает оковы, она увлекает за собой скорость самолета. Этому движению противодействует только перетаскивание, 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.[1] Если бы бомба не была подвержена сопротивлению, ее траектория была бы чисто баллистической, и она ударилась бы в легко вычисляемую точку, диапазон вакуума. На практике сопротивление означает, что точка удара находится за пределами диапазона вакуума, и это реальное расстояние между падением и ударом известно просто как классифицировать. Разница между диапазоном вакуума и фактическим диапазоном известна как тащить потому что бомба, кажется, следует за самолетом, когда он падает. След и дальность полета различаются для разных бомб из-за их индивидуальной аэродинамики и обычно должны измеряться на дальности бомбардировки.[1]

Основная проблема при полном разделении движения на вертикальную и горизонтальную составляющие - это конечная скорость. Бомбы предназначены для полета носом вперед в относительный ветер, как правило, за счет использования плавников в задней части бомбы. Сопротивление зависит от угол атаки бомбы в любой момент. Если бомба выпущена на малых высотах и ​​скоростях, бомба не достигнет предельной скорости, и ее скорость будет во многом зависеть от того, как долго бомба падает.

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, достаточно большой 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 дрейф, или же перекрестная тропа.[1][2]

Проблема бомбового прицела

С точки зрения баллистики принято говорить о расчете прицеливания боеприпасов как о решение. В проблема с бомбовым прицелом - это расчет места в космосе, куда должны быть сброшены бомбы, чтобы поразить цель, с учетом всех перечисленных выше эффектов.[2]

В отсутствие ветра проблема бомбового прицела довольно проста. Точка удара является функцией 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.[3]

Когда учитывается парусность, вычисления становятся более сложными. Поскольку ветер может действовать в любом направлении, бомбовые прицелы обычно пересчитывают ветер, преобразуя его в участки, действующие 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 тем самым устранить этот фактор.[4] Обычно это достигается с помощью общепринятой техники полета, известной как крабить или же скольжение.

Бомбовые прицелы - это прицельные приспособления, направленные в определенном направлении или нацеленные. Хотя описанное выше решение возвращает точку в пространстве, простой тригонометрия можно использовать 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 самолетом и целью в этот момент - это дальность, поэтому этот угол часто называют угол диапазона, несмотря на то что угол падения, угол прицеливания, угол бомбардировки и аналогичные термины также часто используются. На практике некоторые или все эти вычисления выполняются с использованием углов, а не точек в пространстве, без окончательного преобразования.[3]

Точность

На точность падения влияют как присущие им 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 окончательную точность сброса.

Полезно рассмотреть единственный пример сбрасывания бомбы во время типичной миссии. В данном случае мы рассмотрим 500-фунтовую универсальную бомбу AN-M65, широко использовавшуюся 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».[5] Против людей, стоящих на открытом воздухе, 500 фунтов имеет смертельный радиус около 107 м (350 футов).[6] но намного меньше, чем против зданий, возможно, 27 м (90 футов).[7]

M65 будет удален из Боинг Б-17 полет со скоростью 322 км / ч (200 миль / ч) на высоте 6096 м (20000 футов) при ветре 42 км / ч (25 миль / ч). В этих условиях M65 пролетит примерно 1981 м (6500 футов) вперед до столкновения.[8] для следа около 305 м (1000 футов) от диапазона вакуума,[9] и удар со скоростью 351 м / с (1150 футов в секунду) под углом примерно 77 градусов от горизонтали.[10] Ожидается, что ветер со скоростью 42 км / ч (25 миль / ч) переместит бомбу примерно на 91 м (300 футов) за это время.[11] Время падения - около 37 секунд.[12]

Допуская погрешность в 5% в каждом крупном измерении, можно оценить эти эффекты по точности на основе методологии и таблиц в руководстве.[5] Ошибка в 5% высоты на высоте 20 000 футов составит 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, давя прямо на бомбу, когда она падает, а также изменяет путевую скорость самолета перед сбросом. В случае прямого воздействия на бомбу измерение с погрешностью 5%, 1,25 мили в час, вызовет 5% погрешность 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.[5]

В измерение скорости ветра - более серьезное беспокойство. Ранние навигационные системы обычно измеряли его с помощью счисление процедура, которая сравнивает измеренное движение по земле с расчетным движением с помощью приборов самолета. В Федеральная авиационная администрация Часть 63 FAR предполагает точность этих вычислений от 5 до 10%,[13] AFM 51-40 ВВС США дает 10%,[14] и ВМС США H.O. 216 на фиксированной отметке 20 миль или больше.[15] 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 5% ошибка 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 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. При испытаниях точность от 3 до 4 градусов считалась стандартной, а углы до 15 градусов не были редкостью.[12] Учитывая серьезность проблемы, системы автоматического выравнивания прицелов были главной областью исследований до Второй мировой войны, особенно в США.[16]

Ранние системы

A Mk. I Drift Sight установлен сбоку Airco DH.4. Рычаг прямо перед кончиками пальцев бомбардировщика устанавливает высоту, колеса около его суставов устанавливают ветер и скорость полета.

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, что уменьшало 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 движения и высота.[17]

Один из первых зарегистрированных примеров такого бомбового прицела был построен в 1911 году лейтенантом Райли Э. Скоттом из Корпус береговой артиллерии армии США. Это было простое устройство с вводом значений 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. При тестировании на Колледж-Парк, 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. Аэродром Виллакубле во Франции - 12 попаданий в цель размером 125 на 375 футов 15 бомб, сброшенных с 800 метров.[18]

Несмотря на такие ранние примеры, как Скотт до войны, на начальных этапах Первая мировая война бомбардировка почти всегда производилась на глаз, маленькие бомбы сбрасывались вручную, когда условия были 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 для неподвижных целей, но по мере того, как характер воздушной войны расширился, потребности быстро переросли и эти решения.[18]

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 оставалось только измерить скорость ветра или, в более общем смысле, скорость 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.[19]

Одним из наиболее полно разработанных примеров такого прицела для ведения боя был немецкий Бомбовой прицел Гёрца, разработан для Тяжелые бомбардировщики Гота. Гёрц использовал телескоп с вращающимся призма внизу, что позволяло поворачивать прицел вперед и назад. После обнуления бокового движения прицел был установлен на заданный угол, а затем объект был измерен с помощью секундомер 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 полезными, они требовали длительного периода настройки, пока движение было рассчитано.[18]

Отличное обновление базовой концепции было внесено Гарри Вимперис, более известный своей более поздней ролью в разработке радар в Англии. В 1916 году он представил Дрифт прицел, 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, что 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 так, чтобы движение шло прямо вдоль стержня. Это действие измеряло скорость ветра и перемещало прицел на нужный угол, чтобы учесть ее, устраняя необходимость в отдельных расчетах.[20] Более поздняя модификация была добавлена ​​для расчета разницы между истинный и указанная воздушная скорость, который растет с высотой.[20] Это была версия Drift Sight Mk. 1А, представленный на Хэндли Пейдж O / 400 тяжелый бомбардировщик.[21] Вариации дизайна были обычным явлением, как в США. Бомбовой прицел Estoppey.

Проблема всех этих бомбовых прицелов заключалась в том, что они не могли противостоять ветру в любом направлении, кроме как вдоль пути следования. Это сделало 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, когда они приблизились. Кроме того, как зенитная артиллерия становясь более эффективными, они часто предвидели свои орудия вдоль линии ветра целей, которые они защищали, зная, что атаки будут идти с этих направлений. Было крайне необходимо решение для борьбы с боковым ветром.[18]

Векторные прицелы

CSBS Mk. IA - первый широко выпускаемый векторный бомбовый прицел. Справа видны дрейфовые проволоки, слева - счетчик натяжения, а посередине (по вертикали) шкала высоты. Фактические прицелы - это белые кольца в верхней части ползунка высоты и белые точки посередине дрейфующих проводов. Штекерные проволоки обычно тугие, этому примеру почти столетие.

Расчет влияния произвольного ветра на траекторию самолета уже был хорошо понятой задачей в аэронавигация, требующий базовых векторная математика. Вимперис был хорошо знаком с этими методами и продолжил писать основополагающий вводный текст по этой теме.[22] 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 движения бомбы.[23]

Результатом стал Установка курса прицел бомбы (CSBS), названный «самым важным бомбовым прицелом войны».[23] Набор значений высоты, воздушной скорости, скорости и направления ветра вращал и сдвигал различные механические устройства, которые решали векторную задачу. После установки 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 бы со скольжением повернуть на новый курс, чтобы нейтрализовать снос. Обычно требовалось несколько попыток, и в этот момент самолет летел в нужном 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.[24]

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,[25] разработаны вскоре после войны, и аналогичные версии у многих других стран. Все эти «векторные бомбовые прицелы» имели общую систему векторного вычислителя и дрейфовые тросы, различающиеся в основном 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 послевоенную эпоху предлагалось множество решений с использованием двойной оптики или аналогичных систем, но ни одно из них не получило широкого распространения.[26][27][28] Это привело к появлению указатель поворота пилота, указатель с электрическим приводом, который использовался прицелом бомбы для индикации поправок из удаленного места в самолете.[29]

Векторные бомбардировочные прицелы оставались стандартом для большинства сил даже в Вторая мировая война, и был главной достопримечательностью британской службы до 1942 года.[30] Это произошло несмотря на введение более новых прицельных систем с большими преимуществами по сравнению с CSBS, и даже более новых версий CSBS, которые не использовались 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

В Норден М-1 канонический тахометрический бомбовый прицел. Собственно бомбовый прицел находится вверху изображения, установленный на верхней части системы автопилота внизу. Бомбовой прицел немного повернут вправо; в действии автопилот поворачивает самолет, чтобы уменьшить этот угол до нуля.
Бомбардировочное окно наведения и бомбовый прицел в носовой части Авро Шеклтон.

Одной из основных проблем при использовании 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 получить правильный угол полета с некоторой степенью точности. Если что-то изменилось во время запуска бомбы, особенно если самолету пришлось маневрировать, чтобы избежать обороны, все приходилось настраивать заново. Кроме того, введение бомбардировщиков-монопланов усложнило регулировку углов, поскольку они не могли так легко разворачиваться со скольжением, как их более ранние бипланы. Они пострадали от эффекта, известного как "Голландский ролл «Это затрудняло их поворот и имело тенденцию к колебаниям после выравнивания. Это еще больше сокращало время, в течение которого бомбардировщику приходилось корректировать траекторию.

Одно решение этой более поздней проблемы уже использовалось в течение некоторого времени, использование какого-то подвес система для удержания прицела направленным вниз во время маневрирования или при обдуваемых порывами ветра. Эксперименты еще в 1920-х годах показали, что это может примерно вдвое повысить точность бомбардировки. США осуществляли активную программу в этой области, включая прицелы Estoppey, установленные на утяжеленных подвесы и Гироскоп Сперри эксперименты с американскими версиями CSBS, установленными на то, что сегодня назвали бы инерционная платформа.[18] Эти же разработки привели к появлению первых полезных автопилоты, который можно использовать для прямого набора необходимого пути и полета к этому курсу без каких-либо дополнительных действий. На протяжении 1920-х и 30-х годов рассматривались различные системы бомбометания с использованием одной или обеих этих систем.[31]

В тот же период отдельное направление развития привело к появлению первых надежных механические компьютеры. Их можно использовать для замены сложной таблицы чисел тщательно оформленной. кулачок -подобное устройство, и ручной расчет через серию 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 дифференциальные уравнения.[32] При использовании бомбового прицела такой калькулятор позволит наведению бомбы набирать основные параметры самолета - скорость, высоту, направление и известные атмосферные условия - а бомбовый прицел автоматически рассчитывает правильную точку прицеливания за несколько секунд.Некоторые из традиционных вводных данных, такие как воздушная скорость и высота, можно было даже получить непосредственно с бортовых приборов, что исключило эксплуатационные ошибки.

Хотя эти разработки были хорошо известны в отрасли, только Воздушный корпус армии США и ВМС США приложить все согласованные усилия для развития. В течение 1920-х годов ВМФ финансировал разработку Бомбовой прицел Норден в то время как армия финансировала разработку Сперри О-1.[33] Обе системы в целом были похожи; бомбовый прицел, состоящий из небольшого оптического прицела, 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 телескоп. автопилот. Простое перемещение телескопа для удержания цели в поле зрения имело побочный эффект в виде непрерывной тонкой настройки расчетов ветра и, таким образом, значительного повышения их точности. По разным причинам армия потеряла интерес к Sperry, и особенности бомбовых прицелов Sperry и Norden были добавлены в новые модели Norden.[34] Тогда Норден оборудовал почти все американские бомбардировщики высокого уровня, особенно Б-17 Летающая крепость. 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.[35]

Хотя США приложили наибольшие усилия для разработки концепции тахометра, 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 длительных пробежек, чтобы компьютер успел определить точку прицеливания. Когда Бомбардировочная команда RAF жаловался, что даже CSBS слишком долго обгонял цель, усилия по развертыванию ABS закончились. 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 по общей функциональности - наведение бомбы заставляло компьютер перемещать систему прицеливания под правильным углом, но бомбовый прицел не отслеживал цель и не пытался исправить самолет. дорожка. Преимущество этой системы заключалось в том, что она была значительно более быстрой в использовании и могла использоваться даже тогда, когда самолет маневрировал, до падения требовалось всего несколько секунд полета по прямой. Столкнувшись с отсутствием производственных мощностей, компания Sperry получила контракт на производство Mk. XIV в США, назвав его Sperry T-1.[36]

Позже и англичане, и немцы представят собственные достопримечательности, похожие на Норден. Основываясь хотя бы частично на информации о Norden, переданной им через Шпионское кольцо Duquesne, то Люфтваффе разработал Lotfernrohr 7.[37] Основной механизм был почти идентичен Norden, но намного меньше. В некоторых случаях Lotfernrohr 7 мог использоваться самолетом с одним экипажем, как и в случае с Арадо Ар 234, первый в мире реактивный бомбардировщик. Во время войны ВВС Великобритании нуждались в точных бомбардировках с большой высоты, и в 1943 году представили стабилизированную версию более ранней АБС, изготовленную вручную. Стабилизированный автоматический бомбовый прицел (SABS). Он был выпущен в таких ограниченных количествах, что поначалу его использовали только знаменитые 617-я эскадрилья RAF, Дамбустеры.[38]

Все эти проекты в совокупности стали известны как тахометрические прицелы«тахометрический» относится к синхронизирующим механизмам, которые подсчитывают вращения винта или шестерни, которые работают с определенной скоростью.

Радиолокационные бомбардировки и комплексные системы

Радиолокационная бомбометная система AN / APS-15, американская версия британского H2S.

В период до Второй мировой войны велись долгие споры об относительных преимуществах дневного света по сравнению с ночными бомбардировками. Ночью бомбардировщик практически неуязвим (до внедрения радар ), 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 атаки точечных целей, но только с риском быть атакованным противником. истребители и зенитная артиллерия.

В начале 1930-х годов споры выиграли сторонники ночных бомбардировок, и ВВС Великобритании и Люфтваффе начали строительство большого парка самолетов, предназначенных для ночных миссий. В качестве "бомбардировщик всегда пройдет ", эти силы были стратегическими по своей природе 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 повышенная рабочая высота и скорости сделали бы их менее уязвимыми для наземной обороны.Политика снова изменилась в пользу атак дневного света на военные объекты и заводы, 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 Битва лучей на начальных этапах войны. Королевские ВВС вернулись в строй в начале 1942 года с аналогичными собственными системами, и с этого момента радионавигация Системы повышенной точности позволяли бомбить в любых погодных и эксплуатационных условиях. В Гобой Система, впервые использованная в оперативном режиме в начале 1943 года, обеспечивала реальную точность порядка 35 ярдов, что намного лучше, чем любой оптический бомбовый прицел. Введение британской H2S радар дополнительно улучшили 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 H2X а затем ряд улучшенных версий, таких как AN / APQ-13 и AN / APQ-7 используется на Боинг В-29 Суперфортресс.

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 миссией на наземных базах. Но поскольку дневное визуальное бомбометание все еще широко использовалось, были быстро сделаны преобразования и приспособления для повторения сигнала радара в существующих бомбовых прицелах, что позволило калькулятору бомбового прицела решить проблему радиолокационного бомбометания. Например, AN / APA-47 использовался для объединения выходных сигналов от AN / APQ-7 с Norden, что позволяло наводчику бомбы легко проверять оба изображения для сравнения точки прицеливания.[39]

Анализ результатов бомбардировок, выполненных 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 могли 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 Боинг B-47 Stratojet и Английский Electric Canberra сохранили свои оптические системы, но они часто считались второстепенными по отношению к радиолокационным и радиосистемам. В случае с «Канберрой» оптическая система существовала только из-за задержек с выпуском радарной системы.[40][41]

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 г. Армия США ВВС попросил научную консультативную группу ВВС США изучить проблему бомбардировок с реактивных самолетов, которые вскоре поступят 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.[39]

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. На рассматриваемых стратосферных высотах и ​​больших «прицельных» дальностях антенна радара должна быть очень большой, чтобы обеспечивать требуемое разрешение, но это противоречит необходимости разработки антенны, которая была бы как можно меньше, чтобы уменьшить 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 «смещенных точек прицеливания». 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 впервые появилась в виде AN / APQ-24, а позже и «K-System», AN / APA-59.[39]

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 помощью ядерное оружие - а круговая вероятная ошибка (CEP) около 3000 футов считалось адекватным.[39] Когда дальность полета увеличилась до тысяч миль, бомбардировщики начали использовать инерционное наведение и звездные трекеры для обеспечения точной навигации вдали от суши. 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 Б-70 Валькирия, в котором отсутствовал какой-либо обычный бомбовый прицел.[42]

Современные системы

Вовремя Холодная война Выбранное оружие было ядерным, а требования к точности были ограничены. Разработка систем тактической бомбардировки, особенно способность атаковать точечные цели обычным оружием, которая была первоначальной целью Norden, не рассматривалась всерьез. Таким образом, когда США вошли в война во Вьетнаме, их излюбленным оружием было Дуглас А-26 Захватчик оснащен Norden. Такое решение было неадекватным.

В то же время постоянно растущие уровни мощности новых реактивных двигателей привели к самолет истребитель с бомбовой нагрузкой, подобной 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 применять в истребительной тактике, будь то высокий или низкий уровень, при пикировании к цели или во время жесткого маневрирования. Возможности специалиста для бросить бомбу также разработан, чтобы позволить самолетам выйти из собственного радиуса взрыва. ядерное оружие, то, что требовало лишь средней точности, но совершенно другой 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 на другое оружие. Они могут управляться пилотом напрямую и предоставлять информацию через проекционный дисплей или видеодисплей на приборной панели. Определение бомбового прицела размывается как "умные" бомбы с наведение в полете, Такие как бомбы с лазерным наведением или те, кто использует GPS заменить "тупой" гравитационные бомбы.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d См. Диаграммы, Torrey p. 70
  2. ^ а б Управление огнем 1958 г..
  3. ^ а б Управление огнем 1958 г., п. 23D2.
  4. ^ Управление огнем 1958 г., п. 23D3.
  5. ^ а б c Бомбардировка 1944 г..
  6. ^ Эффекты 1944, п. 13.
  7. ^ Джон Коррелл, «Высокоточные бомбардировки дневного света», Журнал ВВС, Октябрь 2008 г., стр. 61
  8. ^ Бомбардировка 1944 г., п. 10.
  9. ^ Артиллерийский 1944 г., п. 47.
  10. ^ Бомбардировка 1944 г., п. 39.
  11. ^ Бомбардировка 1944 г., п. 23.
  12. ^ а б Раймонд 1943, п. 119.
  13. ^ «Федеральные авиационные правила, летные испытания штурмана»
  14. ^ «Процедура точного счисления»[постоянная мертвая ссылка ]
  15. ^ «Визуальное планирование и процедура полета»[постоянная мертвая ссылка ]
  16. ^ Все довоенные бомбовые прицелы USAAC имели некоторую систему автоматического выравнивания прицела; В серии Estopery D использовались маятники, в конструкции Sperry использовались гироскопы для стабилизации всего прицела, а в Norden - гироскопы для стабилизации оптики. Видеть Межвоенный Например.
  17. ^ Управление огнем и 23D2.
  18. ^ а б c d е Перри 1961, Глава I.
  19. ^ «Сбрасывание бомбы». Общество автомобильных инженеров: 63–64. Январь 1922 г.
  20. ^ а б Гоултер 1995, п. 27.
  21. ^ Энциклопедия военных самолетов, издание 2006 г., Джексон, Роберт ISBN  1-4054-2465-6 Паррагон Паблишинг 2002
  22. ^ Гарри Эгертон Вимперис, «Азбука аэронавигации», Ван Ностранд, 1920
  23. ^ а б Гоултер 1996, п. 27.
  24. ^ Ян Тирск, "Де Хэвилленд Москито: Иллюстрированная история", Издательство МБИ, 2006, стр. 68
  25. ^ «Межвоенная разработка прицелов» В архиве 11 января 2012 г. Wayback Machine, Музей ВВС США, 19 июня 2006 г.
  26. ^ «Цель после прицела бомбы», Патент США 1,389,555
  27. ^ «Прибор управления пилотажем и прицел сброса бомбы для самолета», Патент США 1,510,975
  28. ^ "Самолетный бомбовый прицел", Патент США 1,360,735
  29. ^ Торри П. 72
  30. ^ Сэр Артур Трэверс Харрис, «Отправка на боевые действия с 23 февраля 1942 г. по 8 мая 1945 г.», Routledge, 1995. См. Приложение C, Раздел VII.
  31. ^ Сирл 1989, п. 60.
  32. ^ Уильям Ирвин, «Разъяснение дифференциального анализатора», Auckland Meccano Guild, июль 2009 г.
  33. ^ Сирл 1989, п. 61.
  34. ^ Сирл 1989, п. 63.
  35. ^ Джеффри Перретт, "Война, которую нужно выиграть: Армия Соединенных Штатов во Второй мировой войне", Random House, 1991, стр. 405
  36. ^ Генри Блэк, "История бомбового прицела Т-1", 26 июля 2001 г.
  37. ^ "Шпионское кольцо Duquesne" В архиве 30 сентября 2013 г. Wayback Machine, ФБР
  38. ^ "60-летие бомбардировочного командования Королевских ВВС, дневник кампании, ноябрь 1943 г." В архиве 11 июня 2007 г. Wayback Machine, Королевские военно-воздушные силы, 6 апреля 2005 г.
  39. ^ а б c d Перри 1961, Глава II.
  40. ^ «Биографические воспоминания членов Королевского общества», Королевское общество, том 52, стр. 234
  41. ^ Роберт Джексон, "BAe (English Electric) Canberra", 101 Великий бомбардировщик, издательство Rosen Publishing Group, 2010 г., стр. 80
  42. ^ Перри 1961, Глава VI.

Библиография