“15kW功率、200MHz的電子鷹眼”——CXAM雷達(dá)

1938年,美國(guó)海軍研究實(shí)驗(yàn)室(Naval Research Laboratory, 下簡(jiǎn)稱(chēng)NRL)在經(jīng)過(guò)數(shù)年的技術(shù)研究之后,完成了XAF試驗(yàn)雷達(dá)的制造。而早在當(dāng)年二月末,NRL就已經(jīng)決定將新型試驗(yàn)雷達(dá)裝置在美國(guó)海軍的其中一艘大型戰(zhàn)艦上進(jìn)行測(cè)試。XAF在200兆赫(波長(zhǎng)1.5米)上工作,功率15千瓦,使用大約17英尺(約5.2米)見(jiàn)方的天線。1938年12月,XAF被裝置在紐約號(hào)戰(zhàn)列艦(BB-34)上,在海上進(jìn)行了三個(gè)月的每日20小時(shí)工作測(cè)試,在XAF對(duì)于對(duì)空探測(cè)、導(dǎo)航和艦炮射擊上的作用進(jìn)行了試驗(yàn)。結(jié)果證明XAF的性能和可靠性優(yōu)秀,超過(guò)了海軍的期望。XAF可以在100海里(約185千米)上探測(cè)到飛機(jī),在15海里(約27.8千米)上探測(cè)到水面艦船。另外,XAF可以在艦炮炮彈發(fā)射時(shí)追蹤其飛行軌跡與預(yù)測(cè)落點(diǎn)。

XAF的優(yōu)異性能讓美國(guó)海軍深受鼓舞,他們計(jì)劃量產(chǎn)XAF并列裝于海軍的主力艦上。1939年10月,在對(duì)美利堅(jiān)無(wú)線電公司(Radio Corporation of America, 下簡(jiǎn)稱(chēng)RCA)的技術(shù)人員進(jìn)行數(shù)個(gè)月的培訓(xùn)后,美國(guó)海軍與RCA簽訂了一份合同,讓RCA制造6臺(tái)XAF的量產(chǎn)型號(hào)。艦船局將新雷達(dá)的型號(hào)名定為CXAM(C與X為NRL的專(zhuān)用前綴,A代表對(duì)空搜索,M代表無(wú)線電收發(fā)兩用)。
RCA沒(méi)有對(duì)NRL的設(shè)計(jì)進(jìn)行任何過(guò)多的修改。CXAM使用一臺(tái)17×18英尺(約5.2米×約5.5米)尺寸的方形天線收發(fā)無(wú)線電波。天線為了獲取高度數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)為可以上下俯仰,但是CXAM產(chǎn)生的14°×70°波束實(shí)在太寬而使得這一功能幾乎無(wú)用。CXAM在P波段(波長(zhǎng)1.5米)上工作,發(fā)射功率15千瓦,頻率200MHz。搜索頻率為5rpm。誤差精度和區(qū)分精度大約在300碼(約274.3米)至400碼(約365.8米),±3°之間。顯示器為A屏(“A”?scope)。
美國(guó)海軍所測(cè)試的探測(cè)能力如下:巡洋艦以上大小的水面目標(biāo)16海里;驅(qū)逐艦大小的水面目標(biāo)12海里;單架在10000英尺上飛行的PBY飛行艇70海里;同樣高度上飛行的戰(zhàn)斗機(jī)大小目標(biāo)50海里。
整套系統(tǒng)的重量為5000磅(約2268千克),其中天線部分為1200磅(約544千克)。CXAM的重量和尺寸導(dǎo)致其只能被裝置在重巡洋艦以上大小的大型艦船上。
RCA所制造的第一批6臺(tái)CXAM在1940年5月完成交貨。這6臺(tái)CXAM分別裝置在了6艘艦船上:加利福尼亞級(jí)戰(zhàn)列艦加利福尼亞號(hào)(BB-44);約克城級(jí)航空母艦約克城號(hào)(CV-5);彭薩科拉級(jí)重巡洋艦彭薩科拉號(hào)(CA-24);北安普頓級(jí)重巡洋艦北安普頓號(hào)(CA-26)、切斯特號(hào)(CA-27)、芝加哥號(hào)(CA-29)。加利福尼亞號(hào)的CXAM在珍珠港襲擊之后被拆卸,在1942年中被裝置在了大黃蜂號(hào)航空母艦(CV-8)上。北安普頓號(hào)的CXAM在1942年4月之前被CXAM-1取代。約克城號(hào)、大黃蜂號(hào)和芝加哥號(hào)上的CXAM與艦同沉。彭薩科拉號(hào)與切斯特號(hào)的CXAM在1942年末被魚(yú)雷擊傷時(shí)被震蕩損壞,之后在1943年以SK(CXFA)取代被損壞的CXAM。芝加哥號(hào)的CXAM是最后一臺(tái)仍在使用的CXAM。

1941年末,RCA應(yīng)要求另外制造了14臺(tái)經(jīng)過(guò)修改的CXAM,新型號(hào)名為CXAM-1。CXAM-1取消了CXAM的上下俯仰功能,并且改進(jìn)了驅(qū)動(dòng)天線旋轉(zhuǎn)的電機(jī)。CXAM-1 的誤差精度被改善至200碼(約182.8米)。這14臺(tái)CXAM-1裝置在了以下艦船上:列克星敦級(jí)航空母艦列克星敦號(hào)(CV-2)、薩拉托加號(hào)(CV-3);游騎兵號(hào)航空母艦(CV-4);約克城級(jí)航空母艦進(jìn)取號(hào)(CV-6);胡蜂號(hào)航空母艦(CV-7);紐約級(jí)戰(zhàn)列艦德克薩斯號(hào)(BB-35);賓夕法尼亞級(jí)戰(zhàn)列艦賓夕法尼亞號(hào)(BB-38);科羅拉多級(jí)戰(zhàn)列艦西弗吉尼亞號(hào)(BB-48);北卡羅萊納級(jí)戰(zhàn)列艦北卡羅來(lái)納號(hào)(BB-55)、華盛頓號(hào)(BB-56);奧馬哈級(jí)輕巡洋艦辛辛那提號(hào)(CL-6);柯蒂斯級(jí)水上飛機(jī)母艦柯蒂斯號(hào)(AV-4)、阿爾伯馬爾號(hào)(AV-5)。

在SC,SC-2與SK列裝之后,CXAM-1被完全取代。
1941年5月28日,約克城號(hào)的艦長(zhǎng)艾利奧特·巴克馬斯特上校在約克城號(hào)接受CXAM后5個(gè)月,報(bào)告稱(chēng)CXAM的對(duì)空探測(cè)能力有100英里(約161千米),并提出海軍應(yīng)當(dāng)為海軍飛機(jī)裝備電子識(shí)別設(shè)備,并在航空母艦上增設(shè)單獨(dú)的完備設(shè)施用于追蹤和估算所有雷達(dá)接觸的軌跡的建議。這兩項(xiàng)建議最后為美國(guó)海軍的敵我識(shí)別設(shè)備(IFF)和戰(zhàn)斗情報(bào)中心(CIC)打下了基礎(chǔ)。除此之外,CXAM在戰(zhàn)時(shí)為美國(guó)海軍立下了汗馬功勞,珊瑚海海戰(zhàn)、中途島海戰(zhàn)、以及在南太平洋的一系列??諔?zhàn)中,CXAM都發(fā)揮了自己強(qiáng)大的性能,成為了美國(guó)海軍的電子“鷹眼”。
CXAM作為美國(guó)海軍的第一種列裝雷達(dá),成為了美國(guó)海軍雷達(dá)技術(shù)的奠基者,并為美國(guó)海軍提供了寶貴的雷達(dá)運(yùn)用方法上的經(jīng)驗(yàn)。除了上述巴克馬斯特上校在運(yùn)用方法上所提供的重要建議之外,在CXAM上所積累的經(jīng)驗(yàn)讓美國(guó)海軍看向了小型化雷達(dá)(如SA、SC),并為大型雷達(dá)的進(jìn)一步發(fā)展提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。1943年,以SC-2為基礎(chǔ)的SK繼承了CXAM的大型天線,并提供了更加強(qiáng)力的探測(cè)性能,使其成為了美國(guó)海軍快速航母特遣艦隊(duì)用以對(duì)抗日本攻擊機(jī)群的第二代電子“鷹眼”。甚至到了戰(zhàn)后,在SR、SPS-6與SPS-12等新型雷達(dá)上,仍然可以看見(jiàn)CXAM的影子。
參考資料:
諾曼·弗里德曼《海軍雷達(dá)》
《武裝與發(fā)明-海軍雷達(dá)的起步》(https://www.usni.org/magazines/naval-history-magazine/2013/july/armaments-and-innovations-launch-navy-radar)
https://www.patriotspoint.org/news-and-events/cxam-radar-on-yorktown-cv-5-leads-to-iff-and-cic/