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本文是“焚烧的岛群”第794篇原创文章，作者：阿登的苦林。
作者简介：阿登的苦林，山东人，喜爱二战及热战军事，尤为是太平洋和平、苏德和平和热战武器设备，曾在“空军之翼”等网站颁发过若干文章。
全文共5314字，配图4幅，浏览需求14分钟， 2022年4月5日首发。
【注】本文编译自2020年9月刊的《军事历史》（Military History）杂志上的一篇文章，原作者是迈克尔·罗宾斯（Michael W. Robbins）。罗宾斯曾负责过《军事历史》和《军事历史季刊》杂志的编纂。
“近炸引信是二战期间联盟国激进得最佳的机密——一个价值数十亿美元的机密。”
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图1：作为战时严格的窃密轨制下研收回的一项工程技术杰作，近炸引信极大地晋升了防空火炮和野战火炮的杀伤力
1943年1月5日清晨，四架日本爱知公司出产的九九式舰载爬升轰炸机（D3A）忽然袭击了美国海军的一支特混舰队，过后美军的这支特混舰队正在瓜达尔卡纳尔岛外海发展行为。只管航行速度较慢且曾经老旧过期，但日军的九九式爬升轰炸机（盟军给其取的绰号是“瓦尔”）依然是一大要挟，由于其投弹精度较高并且航程较远。在日军的这支航行编队受到美军射击并住手攻打以前，其中一架“瓦尔”曾经投弹命中了附属于该特混舰队的皇家新西兰海军的“阿基里斯”号轻巡洋舰。对此，美国海军“海伦娜”号轻巡洋舰上的防空炮手们简直是搜索枯肠地就朝着离去的“瓦尔”射出了一片猛烈的弹幕。“海伦娜”号轻巡洋舰上的防空火力包罗十余门5英寸（十二7毫米）口径的火炮，外加多门射程较近的20毫米口径和40毫米口径高射机关炮。两轮5英寸口径火炮的齐射敲掉了一架“瓦尔”，却不是经过间接命中而击落的。相同，在“海伦娜”号轻巡洋舰射出的炮弹中，最少有一枚是从间隔日军爬升轰炸机足够近的间隔上飞过来的，近到其可以爆炸并发生足以给飞机形成致命毁伤的破片。
只管这一事情在过后并未惹起地下的关注，但这次交兵标记着历史上火炮和防空作战的一大改革时辰：敌机初次能够被无准确瞄准射击的炮弹近炸而击落。
在战役中，“海伦娜”号轻巡洋舰的5英寸火炮初次射出了一种反动性的炮弹，这类炮弹装置有一种近炸引信，或者说，这类炮弹装置了一种名字带有诈骗性的引信——变时（variable time，VT）引信。“海伦娜”号上的炮手们取得的这次战役成功是一项为期数年的钻研的效果，这项钻研由技术、工业和军事方面的人员独特参预，并有美国全国规模内的泛滥钻研人员和一百多家工厂投身其中。到和平完结时，美国的休息大军曾经组装和出产了不下2200万枚这类新型引信，每枚引信包孕约130个微电子元件（就过后的技术程度而言）；以20世纪40年代的美元币值计算，其破费超过了10亿美元（根据2020年的币值计算大约为150亿美元）。
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图2：5英寸近炸引信炮弹战役部的大小和一品脱牛奶瓶差未几。繁杂而又精细的VT引信是在一个基本不知道晶体管和集成电路为什么物的年代降生的
无论是用在防空射击的高射炮弹上，仍是用在高空战役的野战火炮上，这类新型引信的战役效能都是间接和覆灭性的，并极大地打击了朋友的士气。在和平期间，这一名目一直是被严格激进的秘密，因此遭遇这种火力打击的日军和德军一直未能意想到为什么盟军的炮火忽然变得如斯严酷、精准和致命。
第一次世界大战曾经证实了这样一个教训经验，即空中和平的威力和无效性。斟酌到航空技术的飞速开展，近炸引信的理念是很吸惹人的，并且得多人过错地以为研制这样一种引信是轻而易举的。早在20世纪30年代初，德国人就开始着手为火炮和炸弹研制这样一种引信，他们的这类致力始终继续到了第二次世界大战期间，但终究德国人的论断是，这一理念是行欠亨的，近炸引信永久不成能实用化。日自己也投入精神研发过这种引信，并且实际上他们研制出了一种能够任务的近炸引信，不外，他们将这类引信运用到和平中的时间太晚了，以致于未能发扬出抉择性的作用，并且日自己对这类引信也仅仅实战应用了一次——装置在一枚投下的炸弹上。
20世纪30年代末，英国迷信家也开始研制近炸引信，他们充沛解决了一系列固有的问题，并对委曲无效的样机进行了测试。英国人的致力终究碰壁于本钱超支和两方面的应战：一方面是元器件的微型化，另外一方面是大范围批量出产的可行性。当战火烧到英国人家门口之后，他们与美国人分享了本人的钻研效果，并开始与美国人过后正在进行的引信钻研名目展开协作。
美国国防钻研委员会（U.S. NDRC）成立于1940年夏，该委员会作为沟通美国迷信院与美国国防部之间的一条纽带而发扬作用。过后，执掌国防钻研委员会大权的是在麻省理工学院上过学的著名电气工程师暨创造家万纳瓦尔·布什（Vannevar Bush），恰是这人向富兰克林·罗斯福总统提出了成立国防钻研委员会的倡议。听说，罗斯福总统简直是搜索枯肠地就批准了布什的提议。
为理解决各个军军种所面临的有数军事问题，国防钻研委员会成立了多个特别部门。其中，T部门担任研制一种可用的近炸引信，供大口径火炮使用。侥幸的是，在1940年8月，该部门失掉了梅尔·图夫（Merle Tuve）的无力指点。梅尔·图夫是华盛顿卡内基钻研所的一位物理学家，他学养深挚且富裕翻新精力。在图夫睿智的领导下，好几位迷信家和工程师开始探究该如何设计这样一种装备（近炸引信）并将其投入出产。该钻研名目很快就超越了卡内基钻研所的才能规模，在这类状况下，一家新的研发机构——在约翰·霍普金斯大学名下成立的运用物理试验室（APL）参加了进来。该项钻研的次要军事用户是美国海军，由于美国海军十分耽心其舰艇在面对空袭时的软弱性。在1941年日军对夏威夷群岛珍珠港发起的覆灭性偷袭中，美国海军的这一耽心失掉了血淋淋的证实。
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图3：美国华盛顿卡内基钻研所的物理学家梅尔·图夫
很显著，对每位相熟传统高射炮的缺点的人来讲，研制一种实用的、不需求“计算并设按时间到指标高度爆炸”的，乃至不需求与指标有物理接触的火炮引信是件十分紧急的工作。过后的高射炮手们抵赖，要想击落一架体积小、高速静止并且地面航行的飞机简直是一件彻底凭运气的事。在此期间进行的钻研标明，据统计，均匀每发射大约十二00发高炮炮弹，才可能会有1发炮弹间接命中指标。这的确是一件凭运气的事！
太平洋和平完结后，曾于1942年至1943年间在所罗门群岛战斗中指挥过一支美军摈除舰编队的阿利·伯克海军上将曾撰文形容过进攻日军空袭的难题，特别是在入夜后。“就咱们始终在使用的机械设按时间的引信而言，咱们用其在夜间仅击落过一架飞机，并且是不测击落的”，伯克上将这样回想道，“（机械设按时间的引信）在夜间吓跑敌机方面的确表示得很好，但它们能做的也只要这些了。”
在相干人员研发一种实用的VT引信的致力过程当中，T部门的迷信家、工程师和兵工专家们面临着一长串的应战，诸如：
（1）需求发明一种光学、磁场或电子反馈的机制，经过信号引爆一枚以2600英尺/秒（约合800米/秒）的速度静止的炮弹，并且是在其接近一架以300英里/小时（约合134米/秒）的速度静止着的敌机的那一刻引爆。
（2）在一枚直径5英寸（十二7毫米）、长20.75英寸（约52.7厘米）的弹体内装置一套相似雷达的无线电安装（有发射机和接纳机），并且弹体内曾经包容有7磅（约3.18公斤）重的高爆火药。
（3）需求将这样一套电子装备最小化，以便装置在1品脱（约合0.473升）牛奶瓶大小的体积内，并且在阿谁年代尚无晶体管，更没有集成电路。
（4）需求研发一种电池为这套引信供电，电池的功率要足够大，任务时间要足够长，并且在从零下50度到零上100度的温度规模内都要能发扬作用。
（5）研发的引信要可以接受住5英寸火炮停火射击时的微小过载冲击——其减速度至关于20000倍重力减速度，并且炮弹的自转速度高达500转/秒，因此引信要接受微小的离心作用。
（6）引信必需采用足够的平安措施以便可以平安地操作，同时避免不测引爆。
（7）这类引信要能合用于多种型号的美国和英国武器。
（8）对工程师们来讲，这类引信采取的设计要可以迅速、高品质地大范围出产，最佳可以以百万为单位进行出产，其零部件来自为数泛滥的美国工厂。
斟酌到以上这些需要，难怪前文提到的好多国度都保持了研制近炸引信的设法，并将其视为一个技术上的梦想——这类引信超越了他们的钻研和出产才能。只管终究的事实证实，解决上述应战的办法并未超越美国迷信家、工程师、创造家、技术员、兵工专家和大范围批量出产商的才能规模，他们的确把近炸引信变为了理想。
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图4：约翰·霍普金斯大学的顶级秘密机构——位于马里兰州银泉市（Silver Spring）的运用物理试验室（APL），其所在的这座修建物以前是家不起眼的汽车经销店
梅尔·图夫的钻研团队最后是在卡内基·梅隆大学组建的，过后团队的任务地点位于马里兰州银泉市左近新成立的运用物理试验室。他们评价了各种选项，并终究抉择开发一品种似雷达的无线电装备。不外，怎么样制作出一种足够小的这类装备呢？在过后，并无诸如固态集成电路一类的货色，无线电装备都是由相似灯泡同样的真空电子管组装的。只管过后曾经在助听器上使用了小型化的真空电子管，但这些民用的小型化真空电子管绝对不合适装置到炮弹上。
因而，对物理学家詹姆斯·范·艾伦（James van Allen，他起初发现了用他的姓氏命名的地球辐射带）来讲，研制军用级别的小型玻璃真空电子管就成为了燃眉之急，这类电子管要求可以接受从火炮中发射出膛时的微小减速度。这破费了人们将近一年的时间进行钻研、实验和野外测试，并动用了一系列大威力火炮和火药。
与此同时，运用物理试验室的钻研人员们也在对最后由英国迷信家创造的发射/接纳电路的设计进行优化，美国国度碳资料公司（National Carbon Co.）也在研发一种可以在这类工况下正常任务的电池——美国国度碳资料公司过后是干电池制作畛域的一家先锋企业，其起初被拆分红了美国联结碳化物公司和劲量（Energizer）公司等一系列企业。对其余电子元器件和装备的优化任务也在持续，贯通了1941年的全部夏天和秋季，诸如西凡尼亚（Sylvania）公司、美国无线电公司（RCA）等技术企业都参预了进来。
在T部门，担任人梅尔·图夫以毫无空话和上进心很强而著称，他在试验室墙壁上张贴的一系列唆使明白地表白出了该引信研发名目任务人员的战时紧急感：
“在这个试验室里，我不需求哪一个该死的傻瓜节俭经费，我只有他放慢速度以节俭时间。”
“朝着让引爆率达到百分之八十的指标去任务吧，咱们不成能提供百分之百完善的产品。”
“不要试着达到‘A’，在战时‘D’才是必须的并且够用了，但‘F’则会要人命。”
“假使实现得太晚的话，那末世界上最佳的任务也会变为一场完全的失败。”
“咱们在品德方面的责任始终贯通到该引信终究在戎行里的战役使用；引信的失败就是咱们的失败，无论是谁，都对失败的缘故负有技术上的责任。完成阿谁终究后果恰是咱们的任务。”
终究，在T部门及其协作机构的致力下，经过使用一套小型化的无线电发射机和接纳机（带有缩小器），这类引信被研制了出来。引信中包孕一个晶闸管触发器和一个充溢气体的电子管，该电子管在此发扬的作用相似一个电子开关。引信还采取了电池供电的保险机构，以防被不测引爆。一旦炮弹被发射出去，引信中的无线电发射机就开始发射一组延续的无线电信号，电波遇到静止着的指标会被反射回来，全部进程相似雷达的任务原理。接纳机接纳到反射回来的无线电信号后，假使炮弹正朝着指标飞去，那末两者之间的间隔越近，接纳到的电波“密度”也就越大。一旦接纳到的信号强度超过某个特定的临界值，就会激起晶闸管触发器，释放事后在一个电容器中存储的电荷。释放出的电荷将触发一个电雷管，电雷管再引爆炮弹内的主装药。在5英寸口径的防空炮弹中，主装药是苦味酸铵，军工专家们将这类装药称为“爆炸物D”。
对这类小型电子元器件和干电池组的早期测试之一是在1942年1月29日进行的。这一天，钻研人员将这一套装备装进了数发5英寸口径的炮弹，并用一门规范的防空高射炮发射了这些炮弹。在射出的引信中，有52%胜利引爆。只管间隔图夫要求的80%的指标还有不小的间隔，但这一引爆的胜利率曾经足够好了，以致于美国海军军械局唆使位于俄亥俄州辛辛那提市的克罗斯利（Croslry）公司开始尝试着大范围出产这类引信。为了覆盖这一设备的首要性，美国海军军械局将其隐约地命名为“变时引信”，缩写为“VT引信”。
在接上去的一个月里，国度碳资料公司研制出了一种改进后的湿电池，这类湿电池的大小和外形相似一支自来水笔。因为这类湿电池是将电解液独自盛放在一个玻璃安瓿瓶中，因此其具备了更好的不乱性，并且寿命也更长。炮弹出膛时的微小冲击力会震碎玻璃安瓿瓶，释放出电解液，在旋转弹丸向心力的作用下，电解液会流入重叠的碳板（正极）和锌板（负极）中，从而发生电流，这是一个很是奇妙的解决计划。图夫手下的钻研人员不知倦怠地任务着，以寻觅改善这类引信的办法。就规范的5英寸口径防空炮弹而言，为了确保“一击必杀”，这类引信必需在指标间隔弹丸70码（约64米）的规模内时引爆，由于70码是这类炮弹的无效爆炸杀伤半径。
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