二战时期舰载机没有GPS全球定位,是如何找到航母并返回航母上的?

二战时期如何让飞行在茫茫大海上的舰载飞机找到敌人、标定方位、完成攻击,然后还能直接返航?其实道理很简单,就像是我们小时候玩过的带天线的遥控小汽车一样,我们在这边发射指令信号,那边用天线一接受就知道怎么走了。只不过被遥控的对象变成了舰载机,而解读信号、操作飞机方向、速度的变成了飞行员而已。

图为二战中的日军航母编队,二战时期,美日太平洋海战几次经典战役,都是在超视距范围由航母对决完成。

第二次世界大战时期,人类的科技远没有现在发达,但是也已经进入了机械化时代,有了初步的电气设备,无线电就是其中之一。无线电技术在战争中的最早应用,出现在日俄战争时期,那时候清朝都还没有灭亡呢。在日俄对马海峡作战中,日本舰队通过无线电来指挥整个舰队,并且派出了前哨军舰来预警,当沙俄舰队出现时,日本前哨军舰就马上返航,一边走一边报告俄国舰队位置,最终日本舰队协调一致的击垮了前来挑战的俄国舰队。

图为发射方位信号的YE天线。

从那个时候开始,无线电技术就被广泛的应用在了各个领域,在一战时期就已经有了体育赛事直播,只不过当时连收音机都还没有普及,人们通过无线电信号发回的波长来判断赛事的进展,怎么做到的?连续的平波就是赛事无聊的推进,出现一个空缺的短波,就是自己这边进球了,出现了两个空缺的短波,就是对方那边进球了,就这么简单。说了这么多,就是一个道理:无线电技术加上人的智慧,可以创造性的运用无线电技术去解决各种通信问题。

图为无线电罗盘上的字母和方位角度标识。

具体到舰载机上,其实也很简单,使用了“约定通信”的方式。什么叫做约定通信?举个简单的例子,比如你和你的朋友分别开车出发游玩,你们事先约定好,如果去的是A点,那就发一个数字1,如果到达的是B点,那就发一个数字2(因为一战、二战时期无线电通讯技术有限,不能大量传递信息,一个简单的字母或者数字可以清晰的发射很远的距离,所以一般都是约定字母或者数字的含义),然后,你们分别出发,过了一会,你的无线电台收到了一个数字1,那你就知道了,你的朋友到达了A点。

图为二战飞机上的无线电罗盘。

把这个办法复杂化,那么就可以制作出一整套密码本,在第二次世界大战时期,各个军事强国的通讯密码翻译都需要不断的更改,以防止敌人解读。他可以约定各种信号,比如二战时期,日本偷袭珍珠港时,约定的攻击成功信号就是“虎虎虎”,再比如,苏联当时在找失踪潜艇时,会向海里投放两颗手榴弹,通知己方潜艇上浮,等等。一般人最常见的约定通信就是,特种部队在进攻时的手语,约定好每一个手势的含义,就能无声的指挥调度。

赶快把话说回来,在二战时期,人们在航母舰岛主桅杆的最顶端,装备一台无线电发射天线,叫做航空指挥雷达,也有叫做“YE天线”,该雷达是机械式水平旋转,人们按照习惯把他旋转的360°角度,均分成几十个不同方位角度,然后给每一个角度确定一个字母,比如,在雷达的东偏北15°,就是字母A,然后以此类推,东偏北30°就是字母B......,该天线在旋转到不同方位角度的时候,就会按照事先的约定准确的发射一个和该方位相匹配的字母,以告知飞机他所处的方位在哪个角度。

图为舰载机无线电罗盘的基本原理。

当时的舰载机上装备有一个无线电罗盘,无线电罗盘相匹配的还有通信天线,舰载机上也搭载有无线电通讯设备,在当时,无线电通讯设备是非常昂贵和珍稀的设备,能给每一架舰载机搭载一台设备非常不易。通信天线在接收到航母传递的信号后,飞行员会马上解读出字母的含义,无线电罗盘也会标定航母和飞机的角度关系。但是方位确定了,具体的距离又怎么确定呢?

图为二战时期的日军飞行员画像,注意他推上的小夹板,里面有航行地图。

这就要牵涉到另外两个设备了,一个是陀螺仪,一个是标图板。二战的舰载机一般是两人为一组,一方面是为了方便攻击尾部的敌人(后座飞行员向后有一门机炮),一方面是为了发挥攻击作用(后座飞行员往往负责投弹),另一方面也是为了联络和标图。飞行员在起飞之前,会携带一个夹板,上面夹了很多资料,包括一张航行地图(标明了任务路线,任务目标,任务时间),数张敌人舰艇目标侧影,以便于发现敌人后进行型号判断,以及一些其他需要携带的资料。

这种小夹板现在还有,飞行员还在用,不过很多时候都换成了一块数字化显示屏。

这个夹板叫做“穿云板”,飞行员在起飞后,就开始打开航行地图,把飞机的飞行方向、速度标注在标图板上,精准的测算和确定自己飞了多远,到了哪里,以及应该看到什么,并且根据岛屿等目视判断的标志物来确定自己的测算是否准确。由于飞机飞行高度很高,一般可以有超过40公里的目力所及范围,因此可以提前根据地标物对航向和速度进行修正。有人要问了,那飞机怎么确定自己的飞行方位准确无误呢?

图为二战中的日军零式战斗机,主翼竖起的无线电天线。

那就是陀螺仪,机械式的陀螺仪可以精准的测算飞机机头的朝向方位,在二战时期,陀螺仪的技术已经非常先进,甚至可以用于V-1、V-2等导弹的导航。舰载机起飞后,一方面有地标物来判断位置,一方面有航母发射的字母信号来确定自己相对航母的方位,一方面有标图板来标定飞机起飞后飞过的航线,一方面还有陀螺仪来确定飞机的飞行姿态,可以说是形成了一个严密的闭环。何况,实战中,舰载机往往是成群出动,有经验丰富的机组担任领航机,领航机还不止有1架,可以说如果不是“蠢材”,基本上不会迷路。

图为二战时期的甚高频无线电发射器。

但是二战中也确实有飞机迷航的事件,要么飞出去找不到路被迫降落在敌占区,要么是飞出去找不到回来的路,在德国空袭英国的“海狮计划”中,经常有德国飞机迷航、偏航,找不到伦敦的方位,最终投弹到伦敦周边的郊区。这说明,人的测算,以及当时的信号设备都是有缺陷的,是有失误率的,还不够完全可靠,甚至有时候,飞机的无线电设备会失灵,这是导致飞机迷航的一大因素,往往无线电台的失灵,就是机组大难临头的先兆。

图为在标图板上标注的飞行员。

当然,二战末期诞生了雷达,等到雷达装备在飞机上后,飞机对于精确的位置判断就有了支撑,就很少再发生迷航的事情了。在当时,海军舰载机出动后,面临的环境也和空军飞机不同,空军飞机尚且可以通过山川河流建筑城镇等地理标识来判断位置,基本天气只要好就没事,但是海军飞行员的脚底下可是茫茫大海,有时是没有岛屿等地标物的,完全要依靠各种技术手段来寻找方位,来确定航线,因此,海军飞行员往往需要从经验丰富的空军飞行员中选拔,往往是飞行技艺比空军飞行员高超的“高手”,因此造成了海军飞行员瞧不起空军飞行员的情况,他们往往在迷航的海军飞机上涂上“空军”的字样来讥讽。

这就是二战舰载机寻找航母和敌人目标的方法,您了解了吗?

二战时期舰载机没有GPS全球定位,是如何找到航母并返回航母上的?

二战时期的舰载机不但没有GPS,甚至连雷达都没有,只能通过无线电归航信标导航来找寻和返回航母。

二战时期的舰载机,通常在无线电接收机上连接一个环形天线,这个环形天线具有良好的方向性,舰载机飞行员在接收到返航信标的时候,其与信号方向垂直时信号最强,与信号方向平行时信号最弱,舰载机飞行员通过转动环形天线,就能找到归航信标的方向,顺着这个方向飞就能找到航母了。

假如航母为了在敌方可攻击范围内不暴露自身目标,将无线电调于静默状态的时候,舰载机飞行员就需要先给自己定位后,再确定航向飞到预定汇合点去找寻航母。周围有岛屿电台的话,舰载机飞行员就通过岛屿电台用交叉法给自己定位,飞回和航母预定汇合点;没有岛屿电台或者舰载机自身电台损坏的情况下,舰载机飞行员就只能用航位推算法,或者用气压计和六分仪给自己定位了。

虽然二战时期日本零式战机,堪称当时最优秀的舰载机,但其配备的小型电台可靠性特别的不靠谱,经常不能正常通信。所以很多零式战机飞行员干脆拆掉了电台,当拆掉电台或者电台故障的零式战机需要返航时,要么跟着攻击舰或者爆破舰一起走,要么就只有靠航位推算法或者六分仪定位了。最终日本“神风队”的出现,舰载机起飞后也就没再准备能回来,零式战机也理所应当的成为了二战时期,损失架次最为庞大的舰载机机型。

二战时期舰载机没有GPS全球定位,是如何找到航母并返回航母上的?

二战时期,雷达已经开始用于军事用途,而且大显身手,纳粹德国在不列颠空战中就已经吃够苦头。

二战爆发后,德国把铁蹄踏上波兰,作为其盟国的英法向德国宣战,德军回头向法、英进攻。

法国的抵抗只有一个月,就宣布投降,只剩下英国岌岌可危。1940年7月,欧洲两个军事实力最雄厚的国家开打,不列颠空战爆发。

激战半个月,德军损失飞机657,英国只损失297架。

第二阶段德军每天出动飞机1000架次,最多的几天出动1600架次。又经过半个多月的较量,德军损失290架,英军损失110架。

在此期间,英国还出动轰炸机轰炸了柏林。

希特勒恼羞成怒,叫嚣要将伦敦从地图上抹去,第三阶段较量开始。

9月15日,英军以300架战机迎战德军200架轰炸机和600架战斗机组成的大机群。德军损失飞机将近100架,英军只损失30架飞机。这下子,希特勒彻底服输。

对于战果,希特勒一脸懵逼:什么原因,难道英国皇家空军得到神助吗?

不是神助,是雷达帮助。

早在1842年,奥地利物理学家多普勒就提出了可以利用多普勒效应建造多普勒式雷达。

1922年美国海军就尝试在军舰上装备高频发射机和接收机用来对地方军舰进行搜索。

这时候英国人也没有闲着,他们也在夜以继日研制雷达。

1936年1月,英国人在索夫克海岸,架起了英国第一个雷达站战略预警雷达。

不久之后,英国空军将这样的雷达站又增设了五个。

1937年,马可尼公司为英国加建20个链向雷达站。

从此之后英国人有了“千里眼”,他们把希特勒通过空战让英国屈服的美梦打得粉碎。

与此同时,美国的雷达研制也取得了重大收获,他们在1937年试验成功了第一个军舰雷达XAF。

雷达的好处让美国海军非常欣赏,他们在较短的时间内,将自己的有很多舰艇都配备了对空搜索雷达。

美国的大型军舰即航母,都安装了对空搜索系统——SK雷达。

有的朋友会说,你说得这么热闹,都是舰载雷达和陆地雷达,只字未提舰载雷达,文不对题啊。下面我们就切入主题,谈谈舰载雷达。

可以肯定的是,二战期间,雷达就已经出现了地对空、空对地(搜索)轰炸、空对空(截击)火控、敌我识别功能的雷达技术。

1938~1939年,英国研制出第一批ASV型机载对海搜索雷达,主要用于搜索敌方浮出水面的潜艇,当然也可以找到自己的航母。

英国和美国空军飞机在二战时期,都拥有研制出H2S型(10厘米)、H2X型(3厘米)微波轰炸雷达。

1937年英国人研制出一部小型雷达,并把它安装在一架双发动机的 “安桑”式飞机上,这架 “安桑”式飞机便成为最早载有雷达的飞机。

7月至9日,机载雷达进行了多次试验,证明它可以探测到16公里以外的水面舰艇。

1941年苏联最早在飞机上装备预警雷达,不久后美军飞机也装备了机载雷达平面位置指示器和预警雷达。

二战末期,盟军就是靠真空磁控管雷达打败德军的。

但这个时期的雷达还比较原始,跟现代雷达脉冲多普勒雷达和超距预警雷达不可同日而语,探测距离还比较有限。

而且日本科技比较落后,战机并没有装备雷达,在这种情况下,飞机如何找到自己的航母,或者说在攻击敌人的时候,怎样找到他们的航母?

二战时期的舰载机找航母是比较费劲的,但也自有自己的一套办法,它和舰载机联络能够多种手段来实现,其中最笨的方法就是使用地图。

飞机在离开航母前,都会收到一张地图,地图上航母当时位置和未来的行驶方向已经路线,都已经表明。他们就会在地图上标记原先的航母位置以及行驶方向。

由于那时的航母的速度很慢,速度都不到30节,最快也就40节。而且航速都是固定的,舰载机可以在回来的时候根据航母的速度和经过了多少时间,推算出航母行驶的距离和大概的位置。舰载机在进行作战时一般会沿着固定方向行驶,不敢随便改变方向,不然就会迷路。

只要沿着固定的方向行驶,就可以在完成任务时,准确地沿着原来的路线返回航母所在海域。

飞行员们在离开航母时,他们就会在地图上标记原先的航母位置以及行驶方向。由于那时的航母的速度很慢,速度都不到30节,舰载机可以在回来的时候根据航母的速度推算出航母大概的位置。

此外飞机跟航母最可靠的方法是用无线电联系,那时候的舰载机,都安装有无线电接收机,上面都有一个环形天线,这个环形天线可以旋转,方向性比较可靠,舰载机飞行员能够根据它接收返航信标,然后从容不迫找到自己的航母。

除此之外,就是利用航母的航速和经过的时间,推算航母位置;还可以是罗盘确定方向,用气压计和六分仪给自己定位。

二战时期舰载机没有GPS全球定位,是如何找到航母并返回航母上的?

二战舰载机机背上的天线

二战时期主要通过无线电罗盘来进行测位,其实这个技术很早就已经应用了,早在30年代就已经有了成熟可靠的无线电测向设备,有趣的是最早的无线电测向技术是用来抓捕间谍用的,通过对电磁波进行测向,确定间谍使用电台的位置,从而进行抓捕,而舰载机使用的无线电罗盘跟这个并没有什么本质的区别。

飞机上的无线电罗盘

无线电罗盘主要由机背上的环形天线以及机舱内的机械无线电罗盘两大部分组成,当飞机接收到航母的无线电信息时,无线电罗盘就能显示出航母的大致位置,飞行员只要驾机解算罗盘信息就知道航母的大致位置了。由于二战时期并没有光学助降设备,只能通过经验较老的飞行员担当助降官,利用旗语等指挥舰载机降落,降落更依赖飞行员自身的技术。

降错航母的战斗机

由于没有更好的辅助降落设备,飞行员降落的时候又要全神贯注的进入降落程序,如果是多航母训练或者作战的话飞行员很容易降错航母,这一错误在早期的美国航母上经常发生,而嘲讽降错航母的飞行员也成为了美军的一个传统。

通常会用油漆在舰载机上涂鸦,并称飞行员是空军出来的,这是因为二战时期美国的海军瞧不起空军,认为他们都是菜鸟(海军航母起降难度远超空军),当然这种嘲笑并没有什么恶意,地勤人员照样会给战机进行必要的维护。

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二战时期舰载机没有GPS全球定位,是如何找到航母并返回航母上的?

最开始是使用陀螺仪导航,根据飞行速度、飞行时间、风速等指标进行相关的推算,然后大概确定自己的飞行航线,同时,当飞机飞到大致的目的地时,飞行员还需要通过辨认地标信息(比如附近岛屿)来确定目的地,只不过这种导航手段误差很大,在二战时期有不少使用这种导航手段的飞机失踪的例子。

▲二战时期航母上的YE无线电信号发射天线

而从二战中后期开始,就有了无线电导航,飞机上用来接收无线电信号的天线不少,不过专门用来给舰载机导航的叫做YE/ZB无线电适配系统,YE为航母上的信号发射器,ZB则是舰载机上的信号接收器, 上图中用红框框起来的的就是二战时期航母上的YE无线电信号发射天线,至于飞机上的ZB信号接收天线,则是从左至右布置在飞机的机体下方,如下图所示,是一架二战时期的F4U“海盗”螺旋桨战斗机,下方红框处的就是ZB无线电信号接收天线▲F4U“海盗”上的ZB无线电信号接收天线

▲UHF(特高频)ZB信号适配器

同时,上面的就是飞机上的ZB特高频无线电信号适配器,然后再大概说一下这个YE/ZB无线电适配系统的工作原理,首先,注意航母上YE信号发射装置的一个“Hayrake”天线,如下图所示:

▲YE信号发射装置上的天线

这个天线是会旋转的(从上往下看是顺时针旋转),往四面八方发射波长为275nm的无线电信号,速度为每分钟转2圈,如果飞机在这个无线电信号的覆盖范围内, 那么每隔30秒就能接收一次信号,而由于“ Hayrake”天线是不断旋转的,不会在任何的一个方向上发射恒定的无线电信号,因此敌人也无法轻易地通过这个信号确定己方的位置,而己方飞机上的ZB信号接收器也是没有定向天线的,所以它也无法准确确定信号的来源方向,而飞行员想要知道准确的方向的话,那么就需要破译密码,没错,这个旋转天线发射的无线电信号是加密过的,它会向360度的方向内发射12字母组成的密码,假如这12个字母分别是A~L,那么此时就如下图所示:▲天线向四周发射密码示意图

如果飞机每隔30秒接收到的信号是字母H,也表明此时飞机在航母的位置的210~240度之间,所以,飞机就必须往自己的30~60度夹角的方向飞,如下图所示:因此,这就是YE/ZB无线电适配系统导航的大概原理,再到二战后期以及战后时代,就是用雷达了,航母可以通过雷达发现附近己方战机的具体位置,然后再通过无线电通信召回就可以了。

二战时期舰载机没有GPS全球定位,是如何找到航母并返回航母上的?

二战时期的舰载机不仅没有装备GPS系统,就连最基础的雷达也没有装备。二战时期的科技水平有限,舰载机还不具备安装雷达的条件,只能安装建议的无线电设备导航。当时的舰载机在返航的时候,主要依靠着无线导航系统进行定位。无线电导航系统就是在舰载机上有一个接收器,这个接收器能够接收到机场和航母传出来的无线电信号,通过信号来确定机场和航母的大致位置。由于当时的技术水平有限,无线电定位往往都会有一些角度的偏差。战斗机在通过无线电定位飞到舰队上方的时候,还需要通过自身的观察,来找到舰队的具体位置。

假如航母在发动攻击的时候采用了无线电静默,那么战斗机驾驶员就需要通过最原始的方法来找到战机。例如说根据航海地图和罗盘,通过一些标志物来找到舰队,或者在飞离航母的时候就仔细记录下飞行的轨迹,在返航的时候依旧原路返回。为了保证舰载机的返航率,大部分舰载机都以编队的形式进行作战。在返航的时候,负责具体的路线规划的长机飞行员都是十分老练的老飞行员,他们能够凭借的经验带领的其他飞行员顺利的找到航母的位置。而单独作战的年轻飞行员,在离开航母后想要独自回到航母的几率就十分渺茫了。

由于战场的局势瞬息万变,在二战时期,舰载机找不到航母是一种非常常见的现象。一场海战结束后,很多舰载机并非是被敌人击落,而是因为自己偏离了航向,在燃油耗尽后掉入了海里。在茫茫大海上,一旦飞行的角度出现偏差,想要再找到航母编队就十分困难了。而且航母本身也是在不断移动的,假如航母在作战的途中忽然发生了一些紧急情况,离开了原来的作战区域,并且关闭了无线电信号,那么舰载机再想找到航母,也就只能凭借运气了。

假如航母被敌人击沉,舰队里面又没有其他可以供战机起降的战舰,那么战斗机飞行员也就只能选择战斗到死,或者弃机跳伞。在珊瑚岛海战时期,日本的一个战斗机编队,就犯下了认错航母的错误。这支日本航空编队在燃油即将耗竭的时候,发现了一艘航母。日本飞行员错误的认为这艘航母是日本的自家航母,,于是他们在没有任何防备的情况下,降低了飞行高度,准备在航母上降落。然而当他们到达航母附近的时候,才发现这是一艘美国号。在美国航母的防空炮的攻击下,日本航空编队遭到了重创,白白损失了21架战机。

这样看来,二战时期的舰载机想要顺利的返航,的确是一个非常大的难题。为了降低飞行员的失踪率,美国一直十分重视飞行员的培训,并且很少使用无线电静默。而日本的方法更加的直接,日本创立了神风突击队,飞行员和战斗机直接同敌人同归于尽,再也不用担心返航的问题了。

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