ВМВ
9431 subscriber

Секрет союзников на миллиард долларов: радиовзрыватель Второй Мировой, который резко повысил эффективность ПВО и не только

11k full reads
30k story viewsUnique page visitors
11k read the story to the endThat's 38% of the total page views
14 minutes — average reading time

Радиовзрыватель и результат использования.
Радиовзрыватель и результат использования.

Утром 5 января 1943 года четыре японских пикирующих бомбардировщика Aichi D3A застали врасплох оперативную группу ВМС США, действовавшую у Гуадалканала. Несмотря на то, что D3A был медленным и считался устаревшим, он оставался большой угрозой для кораблей -из-за своей точности сброса бомб в пикировании. Один из них попал точно в башню главного калибра на новозеландском легком крейсере Achilles, прежде чем группа прервала атаку.

ПВО крейсера «Хелены» (CL-50 Helena) состояла из восьми 5-дюймовых орудий (127 мм) плюс 20- и 40-мм зенитки. Два 5-дюймовых залпа сразу сбили один из «Вэлов», не попав в него напрямую. Вместо этого по крайней мере один из снарядов крейсера прошел достаточно близко к пикирующему бомбардировщику, чтобы взорваться и смертельно повредить самолет осколками.

В то время -этот бой не привлек внимания общественности,но это событие стало переломным моментом в истории артиллерии и воздушных боев - впервые вражеский самолет был намеренно сбит снарядом, который был выпущен без установки взрывателя на дальность и без прямого попадания, команду на подрыв -снаряд "подал себе сам".

5-дюймовые пушки "Хелены" были первыми, кто стрелял революционным типом снарядов. Снаряды включали в себя неконтактный взрыватель (proximity fuze) или, как его тогда ошибочно называли (по причине секретности великой), взрыватель с регулируемым временем действия (VT). Боевой успех артиллеристов "Хелены" был желанным результатом многолетних технологических, промышленных и военных усилий, в которых участвовали десятки исследователей и более 100 заводов в США. К концу войны армия рабочих собрала более 22 миллионов инновационных взрывателей этого типа, каждый из которых содержал около 130 миниатюрных электронных деталей, общей стоимостью более 1 миллиарда долларов в долларах 1940-х годов (примерно 15 миллиардов долларов сегодня).

Эффект от использования взрывателей, независимо от того, использовались ли они в снарядах, выпущенных из зенитных орудий или армейской артиллерии, был немедленным, разрушительным и деморализующим для врагов. Программа оставалась в строжайшем секрете на протяжении всей войны, поэтому японцы и немцы, подвергшиеся такому огню, никогда не понимали, почему артиллерия союзников внезапно стала такой точной и смертоносной.

Первая мировая война стала наглядным уроком силы и эффективности авиации. Учитывая технологические прорывы, концепция бесконтактного взрывателя была привлекательной - и обманчиво простой. Германия стремилась разработать такой взрыватель для артиллерии и бомб в начале 1930-х годов и продолжила свои усилия во время Второй мировой войны, но в конечном итоге пришла к выводу, что это трудно реализуемая идея, которая не будет практичной. Когда в Германии такие взрыватели были созданы в конце 1944 года -было уже поздно, да и развернуть массовое производство немцы не смогли. Япония также работала над созданием взрывателя и фактически достигла работоспособной версии. Но они применили его слишком поздно, чтобы стать решающим в войне, и применили его ровно в одном случае -в бомбе.

Британские ученые начали работу над бесконтактным взрывателем в конце 1930-х годов и решили многие из присущих ему проблем, чтобы испытать первые малоэффективные прототипы. Их усилия завершились перерасходом средств и проблемой миниатюрных компонентов- приспособляемости их для массового промышленного производства. Когда война была на пороге, они поделились своими исследованиями и начали сотрудничать с американским проектом дистанционных взрывателей.

Основанный летом 1940 года Национальный комитет оборонных исследований США (NDRC) служил связующим звеном между Национальной академией наук и Пентагоном. Председателем комитета был выдающийся инженер-электрик и изобретатель, получивший образование в Массачусетском технологическом институте, Ванневар Буш, который предложил Франклину Д. Рузвельту создать NDRC. Сообщается, что президент одобрил концепцию в считанные минуты.

Для решения бесчисленных военных проблем в NDRC были сформированы различные специализированные отделы. Секции T было поручено создать работоспособный неконтактный взрыватель для крупнокалиберной артиллерии. К счастью, в августе 1940 года секция перешла под умелое руководство Мерла Тьюва, опытного физика-новатора из Института Карнеги в Вашингтоне. Под проницательным руководством Тьюве горстка ученых и инженеров изучала, как такое устройство может быть создано и массово произведено. Вскоре проект вышел за рамки возможностей их учреждения. Новый научно-исследовательский центр, получивший название Лаборатория прикладной физики (APL), был создан под эгидой Университета Джона Хопкинса. Основным военным заказчиком его исследований позже стал военно-морской флот, который был особенно обеспокоен уязвимостью своих кораблей для воздушных атак - опасение, наглядно подтвержденное разрушительной атакой Японии в 1941 году на Перл-Харбор.

Актуальность разработки практического артиллерийского взрывателя, который не зависел бы от расчетов дальности и времени до цели или даже от физического контакта с целью, была очевидна каждому, кто знаком с ограничениями традиционной зенитной артиллерии. Артиллеристы-зенитчики того времени признали, что сбить небольшие, быстро движущиеся и высоко летящие самолеты - это в основном вопрос удачи и малой вероятности. Периодические исследования показали, что по статистике прямое попадание может случиться в одном из примерно 1200 выпущенных зенитных снарядов. Настоящая удача!

Адмирал Арли Берк, который в 1942–1943 годах командовал американскими эсминцами в кампании на Соломоновых островах, после войны писал о трудностях защиты от японских воздушных атак, особенно после наступления темноты. «Механические взрыватели с замедлением, которые мы использовали, только случайно могли сбить самолет», - вспоминал он. «[Они] хороши для того, чтобы мешать вражеским самолетам, но это и всё».

Пытаясь разработать работоспособный взрыватель, ученые, инженеры и эксперты по боеприпасам Секции T столкнулись с целым рядом проблем, которые были так сформулированы:

  • Создание оптического, магнитного или электронного механизма обратной связи, который сигнализировал бы о «взрыве» артиллерийского снаряда, движущегося с начальной скоростью 2600 футов в секунду в момент приближения к вражескому самолету, движущемуся со скоростью 300 миль в час. ( 780 м/с и 480 км/ч)
  • Разместить радиолокационное устройство (передатчик и приемник) в 5-дюймовом снаряде длиной всего 20¾ дюймов и уже с 7 фунтами взрывчатого вещества. (127 *527 мм и 3,178 кг)
  • Уменьшить такое электронное устройство меньше размеров бутылки из-под молока в эпоху, когда никто не мог представить еще себе транзисторы или интегральные схемы.
  • Разработать батарею достаточной мощности и прочности для работы взрывателя и работы в диапазоне температур от 100 до минус 50 градусов.
  • Разработать взрыватель, способный выдержать удар выстрела из 5-дюймовой пушки - удар ускорения, в 20 000 раз превышающей силу тяжести, - а также центробежную силу вращающегося снаряда в 500 оборотов в секунду.
  • Включить функции безопасности, чтобы обеспечить безопасное обращение и предотвратить случайную детонацию.
  • Изготовить взрыватель, пригодный для использования в ряде существующих снарядов и орудий США и Великобритании.
  • Разработать проект для быстрого и высококачественного массового производства - в миллионы единиц, с компонентами, поставляемыми с множества американских заводов.

Учитывая такие требования, неудивительно, что даже развитые страны отказались от бесконтактных взрывателей, как от технологической мечты, выходящей за рамки их исследовательских и производственных возможностей. Тем не менее, оказалось, что решения проблем не выходили за рамки возможностей американских ученых, инженеров, изобретателей, техников, экспертов по боеприпасам и производителей. Они действительно это сделали.

Подробная информация о взрывателе VT
Подробная информация о взрывателе VT

Команда Тьюве, которая собралась сначала в Карнеги, а затем в новом APL в соседнем Силвер-Спринг, штат Мэриленд, оценила варианты и остановилась на разработке радиолокационного радиоустройства. Но как сделать его достаточно маленьким? В то время не существовало твердотельной электронной схемы. В радиоприемниках использовались выпуклые стеклянные вакуумные лампы. Хотя миниатюрные электронные лампы использовались в слуховых аппаратах, они никоим образом не подходили для использования в артиллерийских снарядах.

Таким образом, разработка миниатюрных стеклянных вакуумных трубок, способных выдержать выстрелы из орудия, стала главным приоритетом физика Джеймса Ван Аллена (который позже открыл планетарные радиационные пояса, носящие его имя). На это потребовался почти год исследований, экспериментов и полевых испытаний с использованием серии мощных орудий и взрывчатых веществ.

Тем временем исследователи APL совершенствовали схему приемопередатчика, первоначально разработанную британскими учеными, а National Carbon Co. разрабатывала работоспособный источник питания. (Компания-пионер сухих аккумуляторных батарей, National Carbon превратилась в Union Carbide и Energizer, среди других дочерних компаний.) Летом и осенью 1941 года продолжалась доработка других электронных компонентов и устройств,в процесс в включились такие технологические компании, как Sylvania и Radio. Corp. of America (RCA) .

Срочность военного времени, которую почувствовали те, кто работал над проектом взрывателя, была резко выражена в серии предписаний, вывешенных на стенах лаборатории Тьюве, серьезным и высокомотивированным начальником Секции T:

  • Я не хочу, чтобы какой-нибудь дурак в этой лаборатории экономил деньги. Я только хочу, чтобы он экономил время.
  • Добивайтесь результата работы на 80 процентов; мы не можем позволить себе совершенство.
  • Не пытайтесь получить «пятерку»; на войне «D» необходимо и достаточно, но «F» фатально. (оценки в США- D=3, F=2)
  • Лучшую работу в мире - ждет полный провал, если будет слишком поздно.
  • Наша моральная ответственность сводится к окончательному боевому использованию этого снаряда; его отказ есть наша неудача, независимо от того, кто технически ответственен за причины отказа. Наша работа - достичь конечного результата.

Вот, что такое эффективный менеджер и научный руководитель в одном лице.

Взрыватель, в конечном итоге разработанный Секцией Т и ее смежными организациями, использовал миниатюрный радиопередатчик и приемник с усилителем. Он включал в себя триггер тиратрона - газонаполненную трубку, работающую как электронный переключатель. В нем также использовалось предохранительное устройство с батарейным питанием для предотвращения случайного взрыва. Когда снаряд летел, передатчик посылал непрерывный радиосигнал, который отражался от движущейся цели - аналогично тому, как работает радар. Приемник де-отражал обратный сигнал, интенсивность которого возрастала по мере приближения снаряда к цели. Как только уровень сигнала превышает определенный порог, он активирует триггер тиратрона, высвобождая электрический заряд, накопленный в конденсаторе. Этот заряд вызвал срабатывание электрического детонатора, который, в свою очередь, приводил в действие основное взрывчатое вещество, которое в 5-дюймовых снарядах ПВО представляло собой пикрат аммония, известный специалистам по боеприпасам как «Взрывчатка D»

Одно из первых испытаний конфигурации крошечных электронных компонентов и батарей с сухими элементами было проведено 29 января 1942 года, когда исследователи установили их в 5-дюймовые снаряды и стреляли из стандартного зенитного орудия. Пятьдесят два процента запущенных взрывателей сработали успешно. Несмотря на то, что Секция Т не достигла необходимых 80 процентов, этот показатель успеха был достаточно высоким, чтобы Управление вооружений ВМС поручило корпорации Crosley Corp. из Цинциннати, штат Огайо, начать опытно-массовое производство взрывателя. Чтобы скрыть значимость устройства, бюро неявно назвало его взрывателем с регулируемым временем действия.

В следующем месяце компания National Carbon разработала улучшенную аккумуляторную батарею с мокрыми элементами. Размер и форма перьевой ручки обеспечивают большую стабильность и более длительный срок хранения за счет отделения жидкости электролита в стеклянной ампуле. Заряд дульного выстрела мог разбить стекло и высвободить электролит, который под действием центробежной силы вращающегося снаряда вылился бы на уложенные друг на друга углеродные и цинковые пластины, активировав таким образом батарею - гениальное решение. Исследователи Секции Т неустанно работали над усовершенствованием взрывателя. Чтобы гарантировать поражение, он должен был взорваться в тот момент, когда цель находилась в пределах эффективного 70-ярдового (63 м) радиуса взрыва стандартного 5-дюймового зенитного снаряда.

К лету 1942 года Тьюве и его команда были готовы испытать взрыватель VT в смоделированных боевых условиях. 12 августа недавно введенный в строй легкий крейсер USS Cleveland, совершавший затем плавание по Чесапикскому заливу, начал запланированную двухдневную оценку нового взрывателя с боевой стрельбой. Целями были три беспилотника - небольшой самолет с дистанционным радиоуправлением - все они были сбиты артиллеристами в первый день -всего четырьмя залпами орудий ПВО с неконтактными взрывателями, несмотря на маневры уклонения со стороны диспетчеров. Военно-морской флот отменил оставшуюся часть испытаний и немедленно заказал на Crosley, RCA, Eastman Kodak, General Electric и McQuay-Norris массовое производство взрывателя VT с использованием миниатюрных стеклянных вакуумных трубок от Sylvania. Сначала производство было медленным - к концу года компании собирали всего 500 единиц в день. Однако к концу 1943 года этот показатель вырос примерно до 40 000 единиц в день, а к концу войны производство достигло 70 000 единиц в день.

Инженеры-разработчики продолжали адаптировать взрыватели для использования в различных снарядах и калибрах американских и британских зенитных орудий, а также других морских орудий. Также были модифицированы взрыватели для установки в авиационные бомбы и орудия полевой артиллерии. На практике это означало производство восьми различных взрывателей для ВМС США, 12 для армии США, четырех для Королевского флота и шести для британской армии. По мере того, как неконтактный взрыватель зарекомендовал себя в бою, спрос на него рос. В конце концов, в производстве было около 70 версий устройства, что потребовало постоянных испытаний, модификаций и изменений на конвейере.

Соединенные Штаты и Великобритания пошли на все, чтобы ни один образец не попал в руки врага. С этой целью устройство было первоначально ограничено для использования военно-морскими силами, в основном для обеспечения того, чтобы вражеские силы не могли извлекать неразорвавшиеся снаряды для изучения и копирования для использования против союзников.

Огнем зенитных снарядов с VT было сбито более половины всех японских самолетов.

Так выглядит огонь ПВО  с радиовзрывателем.
Так выглядит огонь ПВО с радиовзрывателем.
Мк 32 в разрезе.
Мк 32 в разрезе.

В начале 1943 года, во время кампании на Соломоновых островах, неконтактный взрыватель дал о себе знать, когда оперативные группы адмирала Уильяма Ф. «Булла» Холси подверглись неоднократным ночным атакам торпедоносца Mitsubishi G4M (союзническое название «Бетти»). Как пишет Сэмюэл Элиот Морисон в своей «Истории военно-морских операций США во Второй мировой войне»: «Нападавшие не скрылись в темноте; Дымящиеся фюзеляжи и яркие поверхностные костры свидетельствовали о точности зенитных батарей и эффективности сверхсекретного снарядного взрывателя Mark-32, который здесь прошел одно из первых боевых испытаний ». Морисон описывает последствия аналогичного японского рейда в феврале, ночного нападения дюжины "Бетти": «Ночь мерцала вспышками выстрелов, трассерами, сигнальными ракетами и пылающими «Бетти» врезающимися в воду». Пятеро нападавших были сбиты, а конвой спасен «отличным зенитным огнем в сочетании с радаром управления огнем и смертоносным неконтактным взрывателем». В том году на счету ПВО с дистанционным взрывателем более половины всех японских самолетов было сбито военно-морскими артиллерийскими огнями, хотя только 25 процентов выпущенных снарядов были оснащены взрывателями VT.

Использование нового взрывателя в 5-дюймовых зенитных снарядах распространились по Тихому океану в течение последующих двух лет войны. Некоторые военно-морские историки полагают, что японцы прибегали к атакам камикадзе со стороны неопытных летчиков отчасти из-за ужасных потерь опытных экипажей из-за американского зенитного огня - не то чтобы камикадзе были невосприимчивы к снарядам с взрывателями VT. Рассмотрим следующий отчет о 90-минутном нападении камикадзе на американские эсминцы Hadley и Evans и четыре корабля снабжения 11 мая 1945 года во время битвы за Окинаву, как это рассказано в бюллетене военного времени Бюро военно-морского флота:

Подсчет позже показал, что небольшая группа кораблей и самолетов авиа-патруля должна была противостоять в общей сложности 156 вражеским самолетам ... В конце первого получаса "Эванс" был поражен четырьмя самолетами-смертниками, каждый из которых загорелся от огня зенитной артиллерии. «Хэдли» сбил дюжину вражеских самолетов, а на «Эванс» насчитали 23, прежде чем ему пришлось выйти из боя… «Незаменимые»- был вердикт о роли, которую сыграли в этой операции боеприпасы с взрывателями VT.

Хотя бесконтактные взрыватели были доступны для многих применений, ограничение на их использование с земли сохранялось до лета 1944 года, когда Германия начала бомбардировки Лондона с использованием летающих бомб Фау-1. Не нацеленные на конкретные цели, реактивные бомбы унесли десятки тысяч жертв среди гражданского населения и нанесли большой ущерб. Запущенные через Ла-Манш и приближающиеся к скорости 650 км/ч, беспилотные ракеты было трудно обнаружить и еще труднее поразить.

Британцы изо всех сил пытались отразить «жужжащие бомбы» с помощью аэростатов, заградительного огня, массированного зенитного огня и дерзких перехватов со стороны пилотов истребителей Королевских ВВС.

В разгар кампании террора Секция Т начала модифицировать неконтактные взрыватели, чтобы использовать их против небольших и быстрых Фау-1. Специальные взрыватели устанавливались в британские 3,7-дюймовые зенитные боеприпасы и 90-мм зенитные снаряды США. В середине июля союзники направили около 500 орудий к позициям вдоль канала, где их огонь не создавал опасности для истребителей Королевских ВВС. В течение последних четырех недель 80-дневной кампании результаты были впечатляющими.

Береговые батареи союзников уничтожили 24 процента всех задействованных Фау-1 за первую неделю, 46 процентов за вторую неделю, 67 процентов за третью неделю и колоссальные 79 процентов за последнюю неделю, как отмечалось в книге «Смертельный взрыватель»
Ральфа Белкнапа Болдуина, старшего физика APL и одного из разработчиков взрывателей :

«В последний день, когда большое количество V-1 было запущено против Англии, - вспоминает Болдуин, - 104 были обнаружены радаром раннего предупреждения, но только четыре достигли Лондона».

В армейской артиллерии снаряды с неконтактными взрывателями наносили ужасный урон людям и машинам.

 155-мм полевое орудие США ведет огонь по немецким войскам с взрывателем VT во время битвы в Арденнах в 1944–45. / Getty Images
155-мм полевое орудие США ведет огонь по немецким войскам с взрывателем VT во время битвы в Арденнах в 1944–45. / Getty Images

Неконтактный взрыватель продемонстрировал свою ценность в двух случаях на заключительном этапе войны в Европе.

Битва союзников за контроль над Антверпеном в конце 1944 года подчеркнула ключевую роль бельгийского порта в обеспечении снабжения и сухопутного наступления на Германию. Британская 11-я бронетанковая дивизия захватила порт 4 сентября. В течение следующих пяти месяцев немцы ответили круглосуточными пусками около 2500 летающих бомб Фау-1 и баллистических ракет Фау-2, направленных на разрушение жизненно важного порта. Когда немцы настроили V-1 для полета на высоте до 360 метров (что значительно усложнило перехват), физики APL быстро разработали модифицированный взрыватель для 3,7 дюймовых и 90-мм зенитных снарядов, чтобы противостоять угрозе.

Устройства были запущены в производство на заводе Crosley, и премьер-министр Великобритании Уинстон Черчилль санкционировал специальный рейс бомбардировщиков Lancaster для перевозки взрывателей из Цинциннати в Антверпен. Этот шаг окупился, когда 48 из первых 75 V-1, столкнувшихся с батареями ПВО в Антверпене, были уничтожены. Поскольку воздушные атаки были в значительной степени предотвращены, основной порт снабжения оставался открытым на протяжении всей войны.

16 декабря 1944 года Германия начала свое последнее крупное наступление на Западном фронте - Битву в Арденнах. К тому времени были разработаны и испытаны неконтактные взрыватели для всех калибров американской артиллерии от 76 мм, и большие запасы боеприпасов были отправлены на Европейский театр военных действий .

Ограничения на использование артиллерийский снарядов армии с неконтактными взрывателями, как для зенитной, так и для полевой артиллерии было снято в течение двух дней после первоначальных атак в Арденнах, которые включали в себя последние сосредоточенные воздушные атаки Люфтваффе. Эффект на врага был немедленным и ошеломляющим. С этих пор, и пока союзники не переправились через Рейн в Германию, огнем ПВО союзников было сбито более 1000 самолетов противника.

В наземном бою артиллерийские снаряды с неконтактными взрывателями, специально откалиброванные для взрыва в воздухе на высоте 30–50 футов (9-15 метров) над землей, наносили ужасный урон людям и машинам внизу. Более того, параллельные разработки РЛС управления огнем позволили артиллеристам уничтожать невидимые цели на обратных склонах холмов и под пологом леса днем и ночью. Главный офицер артиллерийского вооружения в Европе сообщил об одном немецком подразделении в Хюртгенском лесу, пострадавшем от массированного артиллерийского обстрела с использованием радиовзрывателей; 96 тел выглядели так, как будто они «прошли через мясорубку».

Поскольку артиллерийские снаряды имели высокую скорость (не свистят снаряды -это кино-байки, свистят мины и бомбы), немецкие солдаты не могли слышать снаряды, пока они не разорвались над головой. Окопы не обеспечивали защиты, а осколки поражали все открытые цели сверху. В допросах военнопленных часто описывались солдаты, выходящие из боя в «ошеломленном» состоянии. Они поняли, что столкнулись с новой артиллерией, но не могли понять ни как она работает, ни как от нее уклониться.

После кампании генерал-лейтенант Джордж С. Паттон написал генерал-майору Левину Х. Кэмпбеллу младшему, начальнику Управления вооружений, о разрушительных последствиях артиллерийских орудий с бесконтактными взрывателями. «Забавный взрыватель выиграл для нас Битву за Бельгию», - заметил Паттон. «Я рад, что вы все подумали об этом и сделали это первыми».

Применение радиовзрывателей в боях за Окинаву против камикадзе- в цветных документальных кадрах :

Источники данных и изображений : https://en.wikipedia.org/wiki/Proximity_fuze#VT_(Variable_Time),Military History, Baldwin, Ralph B. The Deadly Fuze: The Secret Weapon of World War II.

Другие материалы об описываемых событиях :

Первая реактивная дуэль в небе Европы.

Основные элементы стратегии Японского флота во Второй Мировой войне

Крупнейшее воздушно-морское сражение истории. Расцвет плывущей хризантемы в водах Окинавы. Апрель 1945 года.

Оружие возмездия Гитлера V-1 (Фау-1). Описание и применение в документальных кинокадрах.

Так ли были бесполезны немецкие сверхтяжелые осадные орудия ВМВ ? Разбор вопроса во всех деталях.

Дымное небо над Окинавой. Первые дни ада

Причины появления и создание Tokubetsu Kogeki tai.