VT信管-比原子彈作用更大的小發明

01 太平洋戰爭三大殺器

二戰期間美日在太平洋地區展開了史無前例的海上對決,戰後有人總結說,決定太平洋戰爭的三大武器是雷達、VT信管和原子彈。

原子彈的威名不用多說,兩顆落在日本的炸彈成了霓虹人民心中永遠的痛;雷達是現代戰爭中最常用的偵查工具,無人不知無人不曉,甚至很多商品都使用“雷達”作為商標名。這倆武器的知名度早就超出了軍事範圍。

VT信管-比原子彈作用更大的小發明

原子彈的威力大家都有耳聞

VT信管是什麼東西,憑什麼與原子彈和雷達並列?

其實,至少在太平洋戰場,VT信管比原子彈作用大多了,有了它,美國的航母艦隊才不懼日本那些性能優良的飛機。

就像海軍部長詹姆斯福萊斯特所說:“如果沒有這種裝置,美軍絕無可能如此迅速向日本本土挺近,而且還要付出不可接受的代價。”

02 VT信管是幹什麼的

美日太平洋戰爭是史上最大規模的海上戰爭,也是第一次主兵器在可視範圍以外的對決,除了前幾次戰役中還有戰列艦的互轟以外,到了戰爭後半段,美國和日本都絕對依靠航母艦載機進行對敵打擊。

因此,決定海上戰爭勝利的兩大因素:1)艦載機的進攻質量,包括飛機本身的航程速度機動能力、炸彈魚雷的威力、投放準度等;2)航空母艦的存活能力,航母是很脆弱的目標,個頭大,行動慢,如果被擊沉,艦載機只能墜海,而且航母建造昂貴,週期長,它能否存活是決定海上戰爭成敗的決定性因素。

航母的主要威脅來自天上,也就是敵方的轟炸飛機。為了保護航母,空優戰鬥機和防空炮是主要的武器。

二戰中美國的空優比日本零式弱得多,於是防空炮在美國戰鬥序列中排位非常靠前。

VT信管,就是將防空炮威力大幅提升的最重要發明。Variable Time Fuse,字面意思是“可變時引信”,也有人稱“近接印信”(Proximate Fuse)。

在這裡先介紹“引信”是什麼。炮彈裡面的炸藥一般來說很穩定,比如C4,穩定性極高,錘子敲擊不會爆炸,槍彈射擊也不會爆炸,還能像麵糰一樣捏成各種形狀。

沒有引信,炮彈是不會爆炸的。一般的引信是接觸式,即碰到目標後才起爆。但在防空戰役中,飛機高度高、速度快,高射炮要直接命中幾率非常小。

美國人一開始使用非常密集的防空火力網保護航母,試圖通過增加打擊密度提高飛機損毀率。這樣做有效果,但一來非常浪費炮彈,即使是美國這麼財大氣粗也無法支持;二來如果炮彈沒有命中飛機,就會掉到別的船上,那可就危險了,說不準飛機沒打下來,自己的船反而被幹掉了。

VT信管就是用來解決這些問題的。VT信管將彈殼作為天線,信管內藏真空管無線電波發射器,通電後向外放出180至220兆赫的無線電。

VT信管-比原子彈作用更大的小發明

VT信管

當彈體接近反射物體時,部份電波被反射。隨著目標與炮彈距離的接近,多普勒效應使反射電波在發射器內造成200-800赫的低頻訊號。這種信號經過過濾及放大,超過一定限度時,便進行起爆。

這樣處理可以大幅度提高炮彈的打擊精度,雖然目標可能有一段距離,但彈片和衝擊波能對飛機造成大量損傷。

戰後統計,美軍艦載防空127mm火炮,使用VT信管時擊落每架敵機平均需要500發炮彈;而常規炮彈則需要2000發。也就是說,命中率高了4倍。

03 工業化充分釋放戰爭潛力

二戰期間還沒有信息工業和互聯網的爆發,所以能夠想起用無線電方式引爆炸彈真是體現了美國人別具一格的想象力。

更可怕的是,美國人使用工業流水線將VT信管進行大規模生產。

跟現在吹噓的“工匠精神”不同,武器這種東西,量比質更加重要(原子彈這種大殺器除外)。能夠大規模製造的武器,哪怕性能稍低,也比只能少量生產高性能武器有效的多。

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不知道羅永浩老師能否在他的“工匠精神”中加點現代工業思維

雖然規模化生產的東西表面看起來是Low了點,但是因為集成化、機械化程度高,即使男性被抓壯丁,留下的老婆和女兒也同樣能“粗製濫造”出大量相同規格的產品出來。

更何況美國還嚴格控制了質量,大規模生產下的VT信管不良率竟然只有5%不到!什麼叫工業大國?這就叫工業大國。

大戰中總共生產了2200萬隻VT信管,日本大量的艦載機在對航母作戰中被擊落,戰爭後期日本雖然還有很多艦船,但飛機數量嚴重不足,這些船在美國艦載機攻擊下就是靶子。

值得一提的是VT信管這個殺人武器的開發地,是以醫學出名的約翰霍普金斯大學。

VT信管-比原子彈作用更大的小發明

約翰霍普金斯大學,美國著名的私立高校

為了開發VT信管,美國集中幾百名無線電、材料、機械等學科的專家學者,還為此專門成立了約翰霍普金斯大學應用物理研究所(Applied Physics Laboratory, APL)。

在APL的展覽室裡,VT信管佔據了一個很顯眼的位置,旁邊寫著:“APL是為了開發VT信管,於1942年3月10創立”。 直到現在,APL都是美國應用物理的頂級研究所。

“科學技術是第一生產力”,真是至理名言。

04 美式思維的創新性

二戰是人類歷史上變革最為劇烈的年代,很多東西都在快速發生改變,比如戰爭思維。

一直以來大家信奉的是“進攻是最好的防守”,這種思維以德國和日本最為看重。我們經常看到日本人為了進攻某個目標,集體萬歲衝鋒,或者不惜代價,幾萬人玉碎,這種不顧傷亡強行進攻的思維很快耗盡了日本國力。

美國一開始也是這種思維,一戰中美國的新兵蛋子強行向戰壕衝鋒,在德國機槍下損失慘重,引起國內強烈不滿,這也是二戰中美國遲遲不肯參戰的重要原因。

珍珠港事件後美國不得不宣戰,給民眾做出的最大承諾就是優先保證己方安全,然後才是攻擊。

因此美國人優先將防禦性武器的開發提到至關重要的位置,VT信管是一個典型例子,雷達是另一個例子。

有了雷達,美國艦隊就可以在幾百裡以外監測到來襲機群,為戰鬥和防護準備預留充足時間;當飛機飛臨航母,裝備VT信管的高射炮又能最大程度打掉來犯飛機,保護己方航母的安全。

除了戰爭思維,美國人在開發武器方面的創新思維也令人拍案叫絕。

VT信管發射無線電用的是真空管,真空管易碎,害怕炮彈出膛時的震動和旋轉。美國人採用很簡單的思路,比如特殊的塑料和彈簧等減震,成功讓真空管經受住了震動和旋轉。

同時美國人還利用炮彈的震動和旋轉作為VT信管的啟動開關。VT信管的內置電池中有兩種燃料,通過玻璃管分開放置,當炮彈震動時,玻璃管破碎,化學藥劑混合引起化學反應。

當炮彈旋轉時,電池裡面的混合溶液被離心力甩到邊上,電路連通,VT信管開始工作。就這樣,兩個不利因素竟然成了VT信管工作必不可少的條件。


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