二戰(zhàn)期間的電子對抗（7）——英國轟炸機(jī)的“前進(jìn)”（下）

馬巖

1942年2月，皇家空軍先期接收了300部手工趕制的“前進(jìn)”設(shè)備，3月初，已經(jīng)有30%的英軍轟炸機(jī)安裝了“前進(jìn)”導(dǎo)航接收機(jī)。轟炸機(jī)司令部認(rèn)為，“前進(jìn)”已經(jīng)具備了大規(guī)模應(yīng)用的條件。同年3月8日晚，“前進(jìn)”導(dǎo)航臺在沉寂了7個月后重新發(fā)出信號，一架來自115中隊(duì)的“惠靈頓”轟炸機(jī)再一次突入德國領(lǐng)空，使用“前進(jìn)”裝置進(jìn)行導(dǎo)航。

杰克·福斯特是這架轟炸機(jī)的領(lǐng)航員。當(dāng)飛機(jī)升至預(yù)定高度時(shí)，他開始調(diào)諧“前進(jìn)”接收機(jī)的頻率旋鈕，接收到某組“前進(jìn)鏈”發(fā)射臺的導(dǎo)航信號后，熒光屏上迅速涌起兩個閃亮的波峰，福斯特不斷調(diào)節(jié)著波峰的高度、亮度和清晰度，精確讀出兩個信號的時(shí)間差，而后迅速在導(dǎo)航圖表上判明其所對應(yīng)的雙曲線。這一系列工作要在30秒內(nèi)完成，隨后福斯特還要調(diào)整頻率到另一組發(fā)射臺，重復(fù)以上程序，最終通過兩條雙曲線的交點(diǎn)判定自己所在位置。那一夜，皇家空軍共派出了200架轟炸機(jī)，目標(biāo)是克虜伯兵工廠的所在地——魯爾地區(qū)的重鎮(zhèn)埃森。

隨著機(jī)群向歐洲大陸一點(diǎn)點(diǎn)深入，福斯特的心里也愈發(fā)忐忑不安。7個月前在空襲漢諾威行動中失蹤的那架轟炸機(jī)，是否已經(jīng)讓德國人掌握了“前進(jìn)”導(dǎo)航裝置的秘密呢？若果然如此，那么有充分理由相信德國已經(jīng)研制出了相應(yīng)的干擾設(shè)備。只要知道了“前進(jìn)”的工作頻率，德國人就可以動用更大功率的發(fā)射機(jī)使“前進(jìn)”導(dǎo)航信號“淹沒”在干擾波中。如果掌握了更多技術(shù)細(xì)節(jié)，德國人甚至有可能發(fā)射出量身定制的虛假信號，將進(jìn)襲的英軍轟炸機(jī)引入歧途。

值得慶幸的是，預(yù)料之中的干擾并沒有出現(xiàn)。暗夜中，33%的轟炸機(jī)抵達(dá)了目標(biāo)區(qū)域，而以往能做到這一點(diǎn)的飛機(jī)只有10%至25%。雖然大部分炸彈實(shí)際上落在了城市南部，克虜伯兵工廠逃過一劫，但這次行動證明了英國人為掩蓋“前進(jìn)”的秘密而采取的一系列欺瞞措施是有效的。

1942年3月13日，裝有“前進(jìn)”裝置的飛機(jī)準(zhǔn)確地在科隆上空投下照明彈，跟進(jìn)的大批轟炸機(jī)對這座萊茵河畔的古城進(jìn)行了轟炸。此次行動后，英軍轟炸機(jī)司令部的數(shù)據(jù)分析表明，使用了“前進(jìn)”導(dǎo)航裝置之后，轟炸機(jī)對城市進(jìn)行空襲的效果是以往的5倍?！扒斑M(jìn)”的成功運(yùn)用還推動英國出臺了一項(xiàng)針對納粹的殘酷懲罰計(jì)劃，即在“前進(jìn)”導(dǎo)航信號的覆蓋范圍內(nèi)列出60座德國城市的“黑名單”，而名單上的每座城市都將被1 600至1 800噸的航空炸彈夷為平地。這項(xiàng)無情的計(jì)劃曾飽受爭議，因?yàn)檫@樣做勢必帶來極其嚴(yán)重的平民傷亡，但為了迅速摧毀納粹軍民的抵抗意志，英國戰(zhàn)時(shí)內(nèi)閣還是堅(jiān)定地將其付諸實(shí)施。

擺脫了對電子干擾的顧慮，“前進(jìn)”仿佛一個解除了封印的精靈，幾乎每天夜幕降臨之時(shí)，都會出現(xiàn)在某座德國城市的上空，緊隨其后的是猙獰的死神。

“前進(jìn)”導(dǎo)航系統(tǒng)正式投入實(shí)戰(zhàn)的第一個月里，便有20余架英軍轟炸機(jī)被擊落，英國人清楚地知道，墜落在德國的轟炸機(jī)遲早會讓對手掌握“前進(jìn)”裝置的秘密，即使是最樂觀的估計(jì)，德國人也會在三個月之內(nèi)發(fā)起對“前進(jìn)”的全面干擾。

然而，英國人沒有想到，德國同行們已經(jīng)深深陷入R.V.瓊斯博士所布置的連環(huán)圈套中，嚴(yán)重低估了英國導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展。

1942年5月26日，柏林召開了一次以應(yīng)對英國導(dǎo)航波束為主題的會議，情報(bào)部門的上校工程師施文克向與會人員介紹了英國轟炸機(jī)的導(dǎo)航手段——一種是使用洛倫茲波束的“朱利葉斯”，是對德國“拐腿”導(dǎo)航波束的粗劣仿制，第二種是“前進(jìn)”，在3月29日墜毀在威廉港的“惠靈頓”轟炸機(jī)上首次發(fā)現(xiàn)，正在成為英軍轟炸機(jī)的制式裝備，德律風(fēng)根公司將繳獲的接收機(jī)安裝在飛機(jī)上進(jìn)行了相關(guān)測試。關(guān)于“前進(jìn)”的性能，施文克承認(rèn)專家們尚未得出準(zhǔn)確結(jié)論，據(jù)推測其準(zhǔn)確性較前者有所提升，但尚未達(dá)到發(fā)現(xiàn)點(diǎn)狀目標(biāo)的水平。

施文克上校所提到的“朱利葉斯”正是瓊斯博士為迷惑德國人而設(shè)置的“Jay”導(dǎo)航波束，在“前進(jìn)”正式啟用兩個多月之后，德國人甚至依然深信“Jay”波束是英國空軍的主要導(dǎo)航裝置，而對于“前進(jìn)”的威脅還沒有達(dá)成共識，更不要說去進(jìn)行干擾了。而在英國，“前進(jìn)”開始被爭分奪秒地安裝在所有重型轟炸機(jī)上，其重要性被機(jī)組人員廣泛認(rèn)可，甚至當(dāng)一架飛機(jī)的“前進(jìn)”接收機(jī)工作不正常時(shí)，就會被禁止起飛參與空襲。

很快，“前進(jìn)”的作用也被敵對一方所重視，德國空軍通信總監(jiān)馬提尼將軍又召開了一次緊急會議，對“前進(jìn)”的干擾措施進(jìn)行了研究部署。德國電信專家莫蓋爾博士受命研發(fā)能夠壓制“前進(jìn)”信號的干擾裝置，由于早期的“前進(jìn)”工作在20～30兆赫茲的頻段，與短波電臺的頻率重疊，所以莫蓋爾博士直接將一些大功率電臺稍加改裝，把它們部署在了重要目標(biāo)的周邊。

8月4日夜，英國空軍對埃森地區(qū)開展了一次小規(guī)模空襲，然而有22架轟炸機(jī)報(bào)告稱：在距離目標(biāo)20～30千米時(shí)，“前進(jìn)”的信號完全消失在了干擾波中。這是莫蓋爾博士臨時(shí)改裝的干擾機(jī)第一次發(fā)揮作用，它們很快被另一種功率更大的專用干擾機(jī)“海因里希”所取代，在隨后的三個月內(nèi)大量部署在德占區(qū)，甚至連埃菲爾鐵塔塔頂都裝上了一部。

德國的電子干擾讓“前進(jìn)”的信號質(zhì)量急劇惡化，使其在西歐和德國的有效覆蓋范圍減少了一半之多。暫時(shí)得以幸免的是新建的“南部鏈”發(fā)射機(jī)，1942年12月3日夜，英國空軍使用“南部鏈”的導(dǎo)航信號對遠(yuǎn)在1 200千米之外的意大利都靈進(jìn)行了空襲，刷新了“前進(jìn)”最大有效距離的紀(jì)錄。其它“前進(jìn)鏈”受干擾的影響很大，英國空軍不得不對其降格使用，飛行員們只能在空襲結(jié)束后用它來確定返航的路線。即便如此，“前進(jìn)”也發(fā)揮了重要的作用，裝有“前進(jìn)”的飛機(jī)因迷航而未能返回基地的比例是1.2%，而其它飛機(jī)的這一比例是3.5%。

另一個意外收獲是，德國人在發(fā)覺自己上當(dāng)之后，就對“Jay”波束完全棄之不顧了，英國飛行員得以繼續(xù)使用簡單而有效的“Jay”來輔助確定返航路線，直至戰(zhàn)爭結(jié)束。

為應(yīng)對干擾的阻撓，英國擴(kuò)展了“前進(jìn)”的工作頻率，研制出了“前進(jìn)”Mk.II。改進(jìn)后的設(shè)備可以工作在20～30、40～50、50～70、70～90兆赫茲四個波段，機(jī)組人員可以通過自由選擇波段來規(guī)避干擾。“前進(jìn)”Mk.II也成為了進(jìn)駐英國的美軍第八航空隊(duì)的制式裝備。

“前進(jìn)”遭到干擾的消息并沒有在英軍轟炸機(jī)司令部中引起多大的轟動，一方面是對德國的干擾早有預(yù)料，另一方面，“前進(jìn)”并非皇家空軍唯一的無線電導(dǎo)航系統(tǒng)，與之同期研發(fā)的“雙簧管”（Oboe）系統(tǒng)已經(jīng)在實(shí)戰(zhàn)中顯示出了其優(yōu)異性能。

用無線電導(dǎo)航方式來確定目標(biāo)在二維地圖上的方位，可以采取以下幾種方法：一是根據(jù)目標(biāo)與兩個已知地點(diǎn)的角度確定方位，例如德國的“拐腿”系統(tǒng)和英國的“Jay”波束；二是根據(jù)目標(biāo)與一個已知地點(diǎn)的角度和距離確定方位，例如德國的“Y-裝置”；三是根據(jù)目標(biāo)與兩個已知地點(diǎn)的距離確定方位，“雙簧管”采用的便是這種方法。

“雙簧管”系統(tǒng)的工作原理大致如下：在位于英格蘭南部的多佛和東部的克羅莫各設(shè)有一個導(dǎo)航發(fā)射臺，分別被稱為“貓臺”和“鼠臺”，在行動之前先要在地圖上量算出兩個發(fā)射臺與目標(biāo)的距離r1和r2，“貓臺”負(fù)責(zé)追蹤和修正飛機(jī)的飛行軌跡，以使飛機(jī)始終沿著以“貓臺”為圓心，r1為半徑的圓弧飛行，而“鼠臺”也在隨時(shí)測定著飛機(jī)與自己的距離，當(dāng)距離達(dá)到r2時(shí)，結(jié)合一系列修正參數(shù)適時(shí)發(fā)出投彈指令。

使用無線電測距無疑要依靠雷達(dá)，但普通的雷達(dá)發(fā)出的脈沖會被有效距離之內(nèi)的許多飛機(jī)反射回來，這樣就無法分辨究竟哪一架才是真正需要導(dǎo)航的對象。為解決這一問題，“雙簧管”創(chuàng)先采用了后來被稱為“二次雷達(dá)”的技術(shù)，即在需要導(dǎo)航的飛機(jī)上安裝一個無線電應(yīng)答機(jī)，它可以將導(dǎo)航臺發(fā)出的測距信號放大之后再發(fā)射出去，導(dǎo)航臺只要跟蹤測定這個有應(yīng)答的目標(biāo)就可以了，而且這樣做還帶來一個額外的好處，由于普通雷達(dá)接收的是目標(biāo)反射回來的信號，這些信號通常十分微弱，制約了雷達(dá)的探測距離，而“雙簧管”導(dǎo)航臺接收的是經(jīng)過目標(biāo)放大轉(zhuǎn)發(fā)的信號，所以有效距離更遠(yuǎn)。

當(dāng)轟炸機(jī)使用“雙簧管”導(dǎo)航時(shí)，如果偏離了飛行路線，會收到“貓臺”用于修正航向的莫爾斯碼信號，當(dāng)飛機(jī)與“貓臺”的距離小于預(yù)期時(shí)，將會收到急促的“點(diǎn)”信號，當(dāng)距離大于預(yù)期時(shí)，會收到“劃”信號，而當(dāng)飛機(jī)準(zhǔn)確地沿著預(yù)定圓弧飛行時(shí)，收到的則是連續(xù)的長音，當(dāng)飛機(jī)到達(dá)目標(biāo)上空時(shí)，“鼠臺”會向其發(fā)出“五點(diǎn)一劃”的投彈信號。“貓臺”與“鼠臺”只是稱呼上的不同，所使用的設(shè)備完全一樣，可以根據(jù)情況需要隨意調(diào)換角色。

在精度方面，“雙簧管”比此前所有的無線電導(dǎo)航裝置都要高出一大截，由于無線電波束本身是扇形的，在發(fā)射臺附近僅有幾米寬的波束在傳播至目標(biāo)上空之后會擴(kuò)散至幾百米寬，如果飛機(jī)沿著波束一直飛行，那么其導(dǎo)航精度肯定會越來越低，而“雙簧管”的精度取決于測距設(shè)備的精度，與距離關(guān)系不大，飛機(jī)實(shí)際上在沿著一條寬僅32米的弧形“通道”飛行，所以精度非常高，以至于“鼠臺”在發(fā)出投彈信號時(shí)，必須要考慮炸彈并非垂直落下這一情況，進(jìn)行復(fù)雜的三角函數(shù)計(jì)算之后才能求出投彈點(diǎn)?！半p簧管”在400千米的有效距離內(nèi)的投彈精度達(dá)到了110米，可以與晝間投彈瞄準(zhǔn)儀在天氣良好情況下的精度相媲美。

1941年12月，“雙簧管”被安裝在一架“斯特林”轟炸機(jī)上空襲了布雷斯特。一年之后，它又被安裝在反截?fù)裟芰Ω鼜?qiáng)的“蚊”式轟炸機(jī)上進(jìn)行實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)。德國人在觀測到這些飛機(jī)罕見的弧形飛行軌跡之后，為它起了一個“回旋鏢”的綽號。

然而，早期的“雙簧管”系統(tǒng)有一個嚴(yán)重的不足，由于所有導(dǎo)航臺發(fā)射的測距信號的頻率和調(diào)制方式完全相同，所以當(dāng)空中有多架飛機(jī)開啟應(yīng)答機(jī)時(shí)，“貓臺”就會收到許多相同的應(yīng)答信號，無法將它們區(qū)分開來，所以該系統(tǒng)每次只能為一架飛機(jī)提供導(dǎo)航服務(wù)。因此，它只能被領(lǐng)航部隊(duì)的飛機(jī)使用，有時(shí)，也會被用于對點(diǎn)狀目標(biāo)的單機(jī)精確轟炸行動。

“雙簧管”系統(tǒng)固然非常精確，但不能同時(shí)引導(dǎo)多架飛機(jī)的缺陷嚴(yán)重制約了它的廣泛運(yùn)用。不過，英國人很快想出了兩全其美的解決辦法，就是將發(fā)射機(jī)與應(yīng)答機(jī)的位置對調(diào)，由飛機(jī)發(fā)出測距信號，地面站應(yīng)答，從而研制出了“前進(jìn)-H”導(dǎo)航系統(tǒng)。

從名稱上來看，“前進(jìn)-H”似乎是“前進(jìn)”的改進(jìn)型，但實(shí)際上并非如此，“H”代表了其與“雙簧管”相同的通過測量與兩個地面站距離實(shí)現(xiàn)定位的“H原理”，而沿用“前進(jìn)”的代號是因?yàn)樗^承了與“前進(jìn)”系統(tǒng)的接收機(jī)與顯示器等機(jī)載設(shè)備。

“前進(jìn)-H”的機(jī)載發(fā)射機(jī)每秒發(fā)射100個測距脈沖，而每架飛機(jī)上的發(fā)射機(jī)發(fā)出的脈沖在時(shí)序上都略有不同，領(lǐng)航員的示波器上只顯示自己的飛機(jī)發(fā)出的脈沖與地面站的應(yīng)答脈沖，不會與其它飛機(jī)的信號相混淆。理論上，“前進(jìn)-H”可以同時(shí)引導(dǎo)100架飛機(jī)，實(shí)際應(yīng)用中是達(dá)不到這個數(shù)字的，通常是70～80架左右。

由于每架飛機(jī)的發(fā)射時(shí)序不同，在無形中也大大增加了敵方干擾的難度，除非干擾信號與該發(fā)射機(jī)的時(shí)序完全相同，才會顯示在示波器上，如果稍有差異，干擾就完全起不到效果。

在作用距離480千米時(shí)，“前進(jìn)-H”的精度約為140米，比起“前進(jìn)”>1千米的精度有了質(zhì)的飛躍，但比起“雙簧管”還是要差一些，一方面是由于“前進(jìn)-H”工作在與“前進(jìn)”相同的20～ 80兆赫茲頻段，而“雙簧管”工作頻率為200兆赫茲，后期生產(chǎn)的MK.II型的工作頻率甚至達(dá)到了3吉赫茲，頻率越高，測距的精度也就越高。另一方面，“前進(jìn)-H”是由飛機(jī)上小型顯示器來讓領(lǐng)航員讀取信號往返的時(shí)間差繼而測算出距離的，而在“雙簧管”系統(tǒng)中，測距工作是由地面站的工作人員使用精度更高的12英寸專用示波器來完成。

沿用“前進(jìn)”機(jī)載設(shè)備的優(yōu)勢也很明顯，一方面加快了系統(tǒng)部署的速度，除了建設(shè)地面站之外，只需要在飛機(jī)上加裝一個發(fā)射機(jī)就可以了；另一方面，機(jī)組人員可以在“前進(jìn)”和“前進(jìn)-H”兩個導(dǎo)航系統(tǒng)中靈活切換，在執(zhí)行轟炸任務(wù)時(shí)使用不受干擾的“前進(jìn)-H”，而在返航時(shí)使用可以直接在地圖上標(biāo)定方位的“前進(jìn)”系統(tǒng)來確定返回機(jī)場的航線。

二戰(zhàn)初期英吉利海峽兩岸的無線電導(dǎo)航戰(zhàn)又一次在英倫與歐洲大陸上空上演，只不過攻防雙方的角色發(fā)生了戲劇性的扭轉(zhuǎn)，比起納粹空軍當(dāng)年的“拐腿”，英國轟炸機(jī)的“前進(jìn)”此時(shí)更加勢不可擋。不僅僅是在無線電導(dǎo)航方面，在雷達(dá)領(lǐng)域各有所長的英國和德國，都將自己最新的研究成果搬上了飛機(jī)，創(chuàng)造出了用途截然不同的兩種機(jī)載雷達(dá)。敬請關(guān)注下期文章——《雷達(dá)入云端》。