二戰時飛機靠什麼導航的,艦載機在空中執行任務後怎麼找到母艦的?

博納維爾特好


進入上世紀三十年代後,艦載機的導航開始使用無線電導航,首先使用的是中波四航道無線電信標和無線電羅盤,無線電羅盤並不是指示南北極和3600度密位的磁羅盤,而是利用無線電天線接受軍艦上所發射出來的無線電信號,飛機上有多個形狀的接受天線,例如,圓形的,長條形的,刀狀的等等。艦載機上的天線通過改變方向,或是調整無線電羅盤上的調諧按鈕找到無線電信號射源方向。無線電羅盤由羅盤接受機,指示器,控制盒,以及各種全向天線組成,它能夠感知到無線電信號,無線電羅盤上面有一個指針,它會自動把指針指向信號來源方向,羅盤上有一個飛機航向指針,操控飛機使兩個指針重合就對正航母的位置了。⬇️美蘇兩國無線電羅盤





(上圖:二戰德國空軍DR3型飛行導航計算器)
無線電羅盤的式樣很多,但原理都是一樣的,就是找到無線電信號從那個方向發射過來的,找到了就指向這個方向,就這麼簡單。上世紀三十年代至四十年代出現的伏爾導航系統更加完善,採用甚高頻全向信標,克服了中波和長波無線電信標不穩定的缺點,被廣泛應用。這裡需要說明一下,慣性導航並不是這個階段出現的,而應該是二戰後出現的。無線電導航是二戰時期艦載機的主要導航設備,艦載機基本都是依靠無線電羅盤來確定方向。⬇️無線電羅盤,黃箭頭指的是無線電波射入方向,小飛機是飛機現在的航向。

無線電羅盤的使用使艦載機能夠找到航母的位置,但這個是有距離限制的,如果艦載機跑的太遠,或者是無線電臺出現故障就不能再利用無線電羅盤導航了。有時交戰狀態下航母也會採取無線電靜默,但都有時間選擇,二戰時期的艦載機出去都有時間,也有航程限制,炸彈投完了就要回來,作戰中無線電信號不會靜默,需要及時掌握戰場情況,而且當時的艦載機攜帶武器數量有限,例如。魚雷攻擊機也就是一顆魚雷,投完了要快回來繼續裝彈,你還得去,時間是寶貴的。如果不是作戰狀態艦載機通常不會起飛,要等著。這時起飛的是巡邏機,航母即便是無線電靜默也難不到巡邏機,上面有經驗老道的領航員,無線電不暢通時,他就用第一個方法,也就是儀表導航,人工計算,所有的艦載機飛行員都會,這是基本功。

總之,二戰時期的艦載機主要的導航手段,就是依靠比較傳統的儀表導航方法和當時比較先進的無線電羅盤來實現導航。由於上述技術對於茫茫大海上艦載機以及航母都是一個考驗,當時的無線電技術又不是很穩定,艦載機找不到航母的事情時有發生,並不是個案。而航母被擊沉艦載機也就成了沒媽的可憐孩兒,只能是聽天由命了。而當時因為航母夜間著艦燈光相同也發生過日本的艦載機找錯了家,降落到美軍航母上的事,由此也看出當時的航母的條件並不好,艦載機飛行員絕對是一個高風險的職業。


兔哥42928


一個是用陀螺儀保持航線,再根據空速計計算風速,再結合飛機速度和飛行時間推算距離,差不多到地方了就轉為目視,有沒有小島等顯著地標。但誤差也不小,珊瑚海海戰中,約克城號的奧爾特中校率領的4架SBD在返航時迷失方向全部失蹤。

二個是無線電制導,依靠無線電羅盤,這玩意看起來像羅盤但不是羅盤,它的指針指示的不是相對於磁北極的方向,而是相對於它所調諧到的無線電臺的方向,所以又稱為機載無線電測向器。也就說它給出飛機縱軸相當於某個無線電臺的夾角。如果同時測相對於兩個無線電臺的夾角,還可以直接推算出飛機的位置。或者直接收聽,無線電直線傳播,聽不到就說明你飛偏了。假如在周圍島嶼有無線電發射臺,這招好使。但在茫茫大洋,此種方法不常見。

三個是大型飛機還可以用氣壓計確定高度,然後用六分儀導航的,不過經常搞錯高度導致墜機(古賀峰一大將向同志們問好)。

最後,中後期美帝航母基本都有雷達了,所以飛機回到母艦附近後,航母可以通過雷達看到飛機。如果艦載機傻了吧唧找不到自己,母艦就通過無線電把飛機召回來。


二騰


大家好,歡迎關注兵器知識譜,通過閱讀本文讀者朋友們將在學習到“二戰艦載機”的導航與定位知識的同時,還會切身體會到當年中學班主任老師那句“學好數理化,走遍天下也不怕”並非虛言。這是一個涉及專業領域的問題,今天兵器知識譜就這個問題對廣大讀者進行一次專業的導航知識科普,碼字不易,還請讀者朋友們多多點贊,也敬請對本文未盡之處提出指正和批評,同時強烈建議那些已經為人父母或從事初、高中教學工作的讀者收藏或轉發本文,可以將本文作為課外趣聞講給孩子們聽,以提高他們的學習興趣。


在沒有GPS衛星定位系統的二戰時期,返航的艦載機主要依靠兩種手段來找到航母,即無線電導航和飛行員自主導航。無線電導航是利用定向天線電磁波直線傳播的原理來對艦載機進行導航;而飛行員自主導航則是使用傳統的地圖結合指南針進行導航。下圖為日常生活中最常見的移動電話通訊信號基站,基站上面向西面八方的方形盒子就是定向天線,二戰時期應用在航母上為艦載機提供導航。

無線電導航系統的導航原理

利用電磁波直線傳播原理進行導航的辦法並不是人類的專利,這種導航辦法是那些一到秋天就開始往南飛的候鳥與生俱來功能——當候鳥腦電波與磁場線重合時說明飛行方向準確;如果腦電波與磁場線發生偏離時則通過調整飛行姿態的方式向正確的飛行路線靠近。


無線電導航系統由航母上的導航定向天線、導航飛機的信號中繼裝置、作戰飛機的信號接收裝置組成,當艦載機返航時在信號接收裝置的引導下沿著導航定向天線所發射的電磁波飛行就能到達航母所在海域。定向天線所發射的電磁波相當於地球磁線,飛機上的信號接收裝置就相當於候鳥的腦電波。


下圖為一群南飛的大雁,動物們與生俱來的導航能力使其即使飛行上萬公里的距離也不會迷失方向,而人類則需要藉助各種高科技來導航也不能確保100%不迷路,在大自然面前人類所取得的一點點科技進步顯得多麼的渺小。

定向天線所發射的電磁波本質上是一種微波,比如雷達電磁波、通訊電磁波等等,它的傳播方式為直線傳播。正因如此,由於受到地球曲面的制約,微波的直線傳播距離僅有效作用在60~100公里以內(與飛機的飛行高度有關),所以需要導航飛機提供信號中繼。


而二戰時期的艦載機作戰半徑通常不超過300海里(1海里等於1.85公里),假設艦載機攻擊的目標距離為200海里(即370公里),那麼攻擊行動就需要至少2架導航中繼飛機為艦載機群提供導航信號中繼服務。下圖為為二戰時期美軍用艦載偵察機改裝的導航中繼飛機,紅色圓圈圈住的圓形物體就是導航飛機的定向天線。

比如1941年日本聯合艦隊偷襲美國珍珠港,珍珠港所在的夏威夷群島距離日本本土約3500海里,而艦載機的作戰半徑僅為300海里,於是日本聯合艦隊偷偷靠近夏威夷群島,在距離珍珠港300海里的海域起飛183架艦載機(第一波)實施偷襲行動。

這183架艦載機中就有3架導航飛機,其中1架在距離航母艦隊100公里的空域巡航,另一家則在距離第一架導航飛機100公里的高空空域巡航,最後一架則伴隨作戰機群行動,為偷襲行動指引正確的攻擊和返航航線。另外,導航飛機既可以提供導航信號中繼服務,也能提供通訊中繼服務。下圖為我軍早期裝備在飛機上的無線電導航信號接收裝置——無線電羅盤,當指針指向刻度“0”時表示飛機正在面向定向天線正前方,當指針指向刻度“18”時則表示飛機正在背對定向天線,大家可以舉一反三。

飛行員自主導航的方法

所謂自主導航就是採用傳統的地圖作業來定位和導航,主要是在收不到無線電導航信號的情況下應用,比如因在戰鬥中導航信號接收設備受損、無導航飛機中繼、單獨執行任務等情況中。

飛行中的地圖作業原理與地面上基本一致(地面上的地圖作業指導參見作者其他回答文章),區別在於自己的位置與目的地位置皆處於高速移動狀態,方法如下:

在艦隊放飛艦載機的海域具體位置和在攻擊發起海域位置各打上一個點,用一條直線連接起來,再根據自己飛離攻擊位置的時間和方位計算出自己的位置,然後打上一個點,然後畫直線將三個點連接起來,這時候我們在地圖上就得到一個三角形。

假設這個三角形為直角三角形,攻擊發起位置為直角A點,自己的位置B點,航母位置為C點,那麼C點必然是一個30º銳角,B點位60º角。

若飛行方向背對A點,飛機應向右轉120º飛行;若飛行方向正對A點,則需要向左轉60º飛行,目標是起飛位置。

若三角形為任意三角形,那麼就需要飛行員根據飛機飛行速度計算出三角形的邊長,然後分別計算出A、B、C三個點的內角角度並像上述那樣制定飛行計劃。

上述為路基遠程轟炸機最常用的定位與導航辦法之一,很顯然航母艦隊是不會停在原地不動的,因此艦載機還需要對航母實際所在位置進行計算,然後制定飛行計劃才能找到航母。

假設起飛前航母編隊的航向為正西方,平均航速為20節(37公里/小時);飛機的平均飛行速度為500公里/小時;目標距離為200海里(370公里)。下圖為二戰太平洋海戰中由12艘航母組成的美軍特混編隊,艦隊的航行速度不是由航母決定的,而是由艦隊中航行速度最慢的艦隻決定的,因此20節的航速假設是合理的。

那麼艦載機飛到目標上空時耗時0.74小時(約44分鐘),戰鬥持續20分鐘(包括攻擊和纏鬥時間),飛行至B點(迷失方向位置,距離60公里)耗時7.2分鐘,從B點飛行至航母其實位置C點耗時49.2分鐘,滯空時間一共約120分鐘,即2個小時。

而此時航母已經繼續向東行駛了74公里,所以飛行員還需要在地圖上以C點為中心再畫出一相當於74公里比例半徑的圓,在這兩小時內即使航母中途改變航向也不會超出這個圓圈範圍內,飛行員只要駕駛飛機到達這個圓圈內的海域就能使用無線電與航母艦隊取得聯繫,得到航母準確位置。下圖為二戰時期艦載機飛行員使用的海圖,藍色圓圈海域為預先為飛行員標註好的艦隊抵達位置,如果沒有預先標註,則需要飛行員自己動手畫。

可見相較於無線電導航系統,飛行員自主導航是一件多麼費時費力的事,而且通過計算得出的定位和導航信息並不精確,因此艦載機通常以編隊的形式開展作戰任務,編隊不應少於2架,即使編隊中有一架友機落單,編隊指揮官也會安排其他飛機前去尋找和伴飛,防止發生損失和傷亡。

無線電電磁波定位和導航原理雖然在二戰後期被陀螺儀慣性導航和現代衛星定位系統所取代,但是其工作原理依舊被人們廣泛使用。比如公安機關能夠對犯罪嫌疑人進行手機定位就是應用了電磁波的定位原理,發射信號的基站相當於航母的定向天線、而手機就相當於艦載機,只要犯罪嫌疑人的手機開機就能通過附近的基站對其進行準確定位。下圖為基站無線電對手機的測角定位示意圖。


兵器知識譜


二戰時的機載雷達遠沒有普及,美國到1943年才第一次為大型轟炸機裝備雷達,而且當時的技術能夠造出來的機載雷達那是相當的大,也相當的笨重,因此戰鬥機根本裝不下!自然也就不能用雷達來導航了!
二戰的導航主要靠的飛機上的陀螺儀、羅盤和地圖,尤其在濃霧天氣或海上搜尋目標,飛行員必須熟練掌握這些導航儀器,以便飛出去了能夠按照大致的原有方向飛回來!而在陸地上空作戰就要好得多,比如不列顛空戰的時候,英國就普及了地面警戒雷達,依靠警戒雷達發現目標,然後採用無線電通訊來指引己方戰機進行攔截作戰,英國飛行員回家的時候也可以通過警戒雷達為其指明方向!

而如果深入敵國作戰,比如德國轟炸機對英國本土的轟炸,當時的導航主要靠的就是參考地面參照物了,於是才有了英國魔術師利用燈光技術變出了另一個倫敦,誘導德國轟炸機投下了炸彈!二戰轟炸機深入敵國大後方進行轟炸是一種常態,這時候的導航主要就是找到地圖上的地面參考物來確定方向,因此當時的轟炸機都有一個手捧地圖的導航員!

而對航母艦載機來說,1939年以後的海軍航母,這時候大多數情況下已經有了雷達,所以返航的飛機可能一時找不到航母,但是航母可以通過雷達看到飛機,然後通過無線電引導飛機返回母艦!但受限於當時的技術落後,以及大批新兵蛋子飛行員沒有經驗,加上實戰緊張情緒的影響,部分艦載機飛回來後找不到航母那也是時有發生,而且還發生過日本偷襲中途島飛行員找錯了家,準備降落在美國航母上,最關鍵的是美國航母最初也沒有認出來,還準備接收這架戰機,不過最後在降落過程中雙方都發現不對勁,日本艦載機也就被擊落了!


狼煙火燎


二戰時期的航空母艦的艦載機用什麼方式來導航,與對航空母艦的方位座標主要分為被動與主動兩種方式。

被動方式是視載機上都有磁羅盤,磁羅盤在飛機起飛的時候就給自己航空母艦的方向制定了起飛方位座標。一源在執行任務返航以後,根據磁羅盤的所制定的方位,再根據座標圖與飛機的飛行速度就能夠找到自己航空母艦的太至方位。那個時代航空母艦一般情況下都是燒重油作為動力的航空母艦煙囪煙跡都很明顯,飛行員遠遠遠的就能看到夜間起飛,航空母艦上還有起飛降落座標燈與航行指示燈等等,根據燈的色數量以及形式來判斷航空母艦的起飛降落方位。

二戰時期航空母艦以及航空母艦編隊中的戰列艦者是巡洋艦,會按照規定的頻率與波長不斷地發出無線電導航信號。在其在起飛作戰,返航時,都會根據這些無線電信號的強弱與方位來進行座標導航。

還有一種導航方式就是利用敵方的無線電信號進行導航座標,美日合拍的電影偷襲珍珠港也就是《虎虎虎》中航空母艦艦載機飛行編隊的編隊長淵田中佐所率領的突襲編隊就是利用美國夏威無線電廣播電臺的所發出的廣播信號進行被動導航的。


牧羊人38241019


由於二戰的刺激,這個時候的軍事科技正快速提升著,然而對於雷達這種新興產物,仍然是知之甚少。雖然當時英國已經發明出了雷達,但由於自身體積過於龐大,所以一般只能執行防空警戒的任務,像是導航或指引戰鬥機去哪裡回哪裡這些精細活,雷達根本就做不到。

那麼在這個時候戰鬥機或是轟炸機用什麼來導航呢?那就是無線電。很多人都覺得無線電不就是那種用來打莫爾斯電碼的發報機嗎?其實原理是相同的,為何全在千里的兩臺發報機沒有電線連著,但卻仍然能將情報送出去?是因為發報機擁有著獨特的電訊號。也正是因為如此,我們可以發現當時的戰鬥機上都會在機身上安裝一條縱向貫穿的線,這條線便是接收與發送無線電訊號的。

當時利用無線電作為導航工具是當時普遍的一種做法,一般戰鬥機在外出執行任務時飛行距離一般都不會太長,只要在起飛前知道要去哪裡飛多遠即可。而飛機在回航的時候就要簡單許多,只要飛行到能夠接收電訊號的距離,跟隨著無線電訊號的來源,就可以找到自家的機場或是航母。當然有些時候也會迷航,也正是因為如此美國魚雷機才找到了赤城加賀。

這是航程較近的戰鬥機,那麼遠程的轟炸機呢?這就需要有些技術了,基本上份兩點。一是轟炸機內部配備有領航員,負責指引飛行路徑和觀察地面地標來判斷具體方位,二是派出間諜在轟炸區域釋放無線電訊號,指引轟炸機前來投彈。

綜上所述:二戰期間的飛機要麼就靠無線電訊號導航,要麼就靠升空時飛行員戴著的地圖通過目視自行判斷尋找。畢竟這個時候雷達還很原始,無法為戰鬥機提供便利。


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