Дистанционный взрыватель, спасший Лондон и американский флот
Англосаксонские союзники во Второй мировой войне активно сотрудничали в разработке и производстве новых и существующих технологий для поддержки военных операций и сбора разведданных.
Несколько технологий, изобретенных в Великобритании, оказались критически важными для вооруженных сил и широко использовались и американцами во время Второй мировой войны (с Советским Союзом при этом именно такими технологиями никто не собирался делиться).
Военные историки на первое место среди всех подобных инноваций и технологий ставят изобретение и использование бесконтактных взрывателей.
Актуальность
Актуальность разработки практического артиллерийского взрывателя, который не зависел бы от расчетов времени до цели или даже от физического контакта с целью, была очевидна каждому, кто знаком с ограничениями традиционной зенитной артиллерии.
Тогдашние артиллеристы признавали, что сбить небольшой, быстро движущийся и высоко летящий самолет было в основном удачей. Периодические исследования показали, что по статистике прямое попадание может произойти только одним из примерно 1 200 выпущенных зенитных снарядов.
Адмирал Арли Берк, который в 1942–1943 годах командовал флотом американских эсминцев в кампании на Соломоновы острова, после войны писал о трудностях защиты от японских воздушных атак, особенно после наступления темноты.
«Они хороши для того, чтобы беспокоить вражеские самолеты ночью, но это все».
«Они хороши для того, чтобы беспокоить вражеские самолеты ночью, но это все».
Предпосылки
До изобретения бесконтактного взрывателя детонация вызывалась прямым контактом, таймером, установленным при запуске, или высотомером.
Все эти ранние используемые методы имели недостатки.
• Вероятность прямого попадания в небольшую движущуюся цель невысока; снаряд, который не попадает в цель, не взорвется.
• Взрыватель, срабатывающий по времени или высоте, требует хорошего прогноза наводчиком и точной установки времени на взрывателе. Если что-то не так, то даже при правильной наводке снаряды могут «бесполезно» взорваться до достижения цели или после ее прохождения.
Стрельба из зенитных орудий во время Второй мировой войны.
ПВО, использующие взрыватели с таймером, должны были сделать много выстрелов, чтобы что-нибудь сбить.
Неконтактный взрыватель лишен этих недостатков, снаряду или ракете нужно только пролететь мимо цели на достаточно малом расстоянии.
Бесконтактный взрыватель представляет собой взрыватель, который автоматически подрывает взрывное устройство, когда расстояние до цели становится меньше заданного значения.
Независимо от используемого датчика, предварительно установленное расстояние срабатывания рассчитывается таким образом, чтобы взрыв произошел достаточно близко от цели, чтобы она была либо разрушена, либо серьезно повреждена.
В период, предшествующий Второй мировой войне, шансы зенитных орудий поразить цель были невелики. Расчеты, необходимые для вычисления места пересечения траектории снаряда и цели, были настолько сложными, что в среднем приходилось стрелять десятками тысяч снарядов, чтобы попасть в цель.
Особенно эта проблема обострилась во время американо-японского противостояния после Перл Харбора. В его начальном периоде японская авиация оказалась эффективней, чем корабельные средства ПВО американского флота.
История
Aichi D3A был первым японским самолетом, который бомбил американские цели в войне, начиная с Перл-Харбора, и американские базы на Филиппинах. Они потопили больше военных кораблей союзников, чем любые другие самолеты стран «оси».
В течение 1942 года пикирующие бомбардировки D3A1 и D3A2 в значительной степени способствовали потоплению трех авианосцев флота США: Lexington в битве за Коралловое море, Yorktown в битве при Мидуэе и Hornet в битве при островах Санта-Крус.
Кроме того, они повредили авианосец «Энтерпрайз» как в битве на Восточных Соломоновых островах, так и в битве у островов Санта-Крус.
В ходе войны пикирующие бомбардировщики D3A часто совмещали свои атаки на военные корабли противника с бомбардировщиком-торпедоносцем IJN Nakajima B5N Kate; поэтому вражеские суда часто были потоплены сочетанием бомб и торпед.
Nakajima B5n Kate был стандартным палубным торпедоносцем из Императорского японского флота на протяжении большей части Второй мировой войны.
Однако были случаи, когда только D3A совершали атаки или, по крайней мере, наносили удары, приводящие к потоплению вражеских кораблей.
Японское преимущество в воздухе закончилось в начале 1943 года.
Утром 5 января 1943 года четыре японских пикирующих бомбардировщика Aichi D3A застали врасплох оперативную группу ВМС США, действовавшую у Гвадалканала.
Один из них попал в новозеландский легкий крейсер Achilles, прежде чем группа прервала атаку.
С опозданием американцы начали отвечать и стреляли практически вдогонку самолетам противника.
USS Helena, один из первых трех кораблей, получивших новый дистанционный взрыватель, обстрелял пикирующий бомбардировщик, направлявшийся к своей оперативной группе.
Крейсер произвел два выстрела, от одного из них вражеский самолет загорелся и упал в воду.
USS Helena (CL-50) – легкий крейсер класса Brooklyn, построенный для ВМС США в конце 1930-х годов, девятый и последний представитель этого класса
Хотя в то время этот бой не привлек внимания общественности, он стал переломным моментом в истории артиллерии и воздушных боев – впервые вражеский самолет был намеренно сбит дистанционным зарядом.
Позднее, тоже в начале 1943 года, во время кампании на Соломоновых островах, неконтактный взрыватель проявил все свои преимущества, когда оперативные группы адмирала Уильяма Холси подверглись неоднократной ночной атаке торпедоносных бомбардировщиков Mitsubishi G4M (союзническое название «Бетти»).
Mitsubishi G4M «Бетти»
Как пишет Сэмюэл Элиот Морисон в своей «Истории военно-морских операций США во Второй мировой войне»:
«Дымящиеся фюзеляжи и горящие обломки на земле свидетельствовали о точности зенитных батарей и эффективности сверхсекретного снарядного взрывателя Mark-32, который здесь прошел одно из первых боевых испытаний».
«Дымящиеся фюзеляжи и горящие обломки на земле свидетельствовали о точности зенитных батарей и эффективности сверхсекретного снарядного взрывателя Mark-32, который здесь прошел одно из первых боевых испытаний».
Пять самолетов были сбиты, а колонна спасена «отличным зенитным построением в сочетании с радаром управления огнем и смертоносным неконтактным взрывателем».
Только в 1943 году, по оценке командования ПВО, более половины всех японских самолетов было сбито в результате обстрела кораблей, хотя только 25 процентов выпущенных снарядов были оснащены бесконтактными взрывателями – VT.
Научный задел
Британские ученые начали работу над бесконтактным взрывателем в конце 1930-х годов и решили достаточно много присущих ему проблем. Но их усилия были заблокированы перерасходом средств и проблемой миниатюрных компонентов, особенно пригодных для массового производства.
Когда война была на пороге, они поделились своими наработками с американцами.
Американский вклад
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.
Для решения бесчисленных научных военных проблем комитет обратился к различным специализированным отделам.
Одним из таких подразделений стала Секция-T, которой было поручено создать работоспособный неконтактный взрыватель для крупнокалиберной артиллерии.
В августе 1940 года секция перешла под руководство Мерла Тьюва, опытного физика-новатора из Института Карнеги в Вашингтоне.
Новый научно-исследовательский центр, получивший название Лаборатория прикладной физики (APL), был создан под эгидой Университета Джона Хопкинса.
Основным военным заказчиком его исследований был военно-морской флот.
Пытаясь разработать работоспособный взрыватель, ученые, инженеры и эксперты по боеприпасам Секции-Т столкнулись с целым рядом проблем:
• Создание оптического, магнитного или электронного механизма обратной связи, который сигнализировал бы о «взрыве» артиллерийского снаряда, движущегося с начальной скоростью 2 600 футов в секунду в момент приближения к вражескому самолету, движущемуся со скоростью 300 миль в час.
• Размещение радиолокационного устройства (передатчик и приемник) в 5-дюймовом снаряде длиной всего 20¾ дюймов и уже упакованном 7 фунтами взрывчатого вещества.
• Уменьшение такого электронного устройства до размеров бутылки из-под молока в эпоху, когда никто не мог представить себе транзисторы или интегральные схемы.
• Разработка источника питания достаточной мощности и прочности для работы взрывателя и работы в диапазоне температур от 100 до минус 50 градусов.
• Разработка взрывателя, способного выдержать удар выстрела из 5-дюймовой пушки – ускорения, в 20 000 раз превышающего силу тяжести – а также центробежную силу вращающегося снаряда в 500 оборотов в секунду.
• Обеспечение функции безопасности, чтобы обеспечить безопасное обращение и предотвратить случайную детонацию.
• Изготовление универсальных взрывателей, пригодных для использования в ряде вооружений США и Великобритании.
• Разработка технологии для быстрого и высококачественного массового производства – в миллионы единиц, с компонентами, поставляемыми со множества американских заводов.
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
Но как его сделали 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.
Разработка миниатюрных стеклянных вакуумных трубок, способных выдержать выстрелы, стала главным приоритетом физика Джеймса Ван Аллена. 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. Летом и осенью 1941 года продолжалась доработка других электронных компонентов и устройств.
Безотлагательность военного времени, которую чувствовали те, кто работал над проектом взрывателя, была резко выражена в серии предписаний, вывешенных на стенах лаборатории Туве, серьезным и высокомотивированным начальником Секции Т:
Я не хочу, чтобы в этой лаборатории был какой-нибудь дурак, который стремится сэкономить деньги. Я только хочу, чтобы он экономил время.
Взрыватель, в конечном итоге разработанный Секцией-Т и ее партнерами, 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 это делает радар.
Приемник регистрировал обратный сигнал, интенсивность которого возрастала по мере приближения снаряда к цели. Как только уровень сигнала превышал определенный порог, он активировал триггер тиратрона, высвобождая электрический заряд, накопленный в конденсаторе.
Этот заряд вызывал срабатывание электрического детонатора, который, в свою очередь, приводил в действие основное взрывчатое вещество.
В дальнейшем разрабатывались датчики расстояния на эффекте Допплера.
Благодаря значительной скорости снаряда относительно цели отражённый от цели сигнал имеет смещение по частоте.
Этот смещённый по частоте сигнал подаётся на смеситель, на выходе которого фильтром выделяется разностная частота. Амплитуда разностной частоты зависит от дальности до цели.
Благодаря значительной скорости снаряда относительно цели отражённый от цели сигнал имеет смещение по частоте.
Этот смещённый по частоте сигнал подаётся на смеситель, на выходе которого фильтром выделяется разностная частота. Амплитуда разностной частоты зависит от дальности до цели.
Одно дело сделать миниатюрный доплеровский радар из электронных ламп, совсем другое, чтобы прибор заработал после выстрела из пушки!
Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса удалось создать революционный запал, который изменил соотношение сил в пользу Америки.
Боевые эффекты взрывателей, независимо от того, использовались ли они в снарядах, выпущенных из зенитных орудий или наземной артиллерии, были немедленными, разрушительными и деморализующими для врагов.
К концу войны армия рабочих собрала и установила более 22 миллионов инновационных взрывателей этого типа, (каждый из которых содержит около 130 миниатюрных электронных деталей), общей стоимостью более 1 миллиарда долларов в долларах 1940-х годов (примерно 15 миллиардов долларов сегодня).
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 сверхточной и смертоносной.
На нескольких объектах открылись производственные линии по производству взрывателей.
Одно из первых испытаний конфигурации крошечных электронных компонентов и батарей с сухими элементами произошло 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.
Этот показатель успеха был достаточно высоким, чтобы Управление вооружений ВМФ 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 – VT.
В следующем месяце компания National Carbon разработала улучшенную аккумуляторную батарею с мокрыми элементами. Размер и форма обеспечивали большую стабильность и более длительный срок хранения за счет отделения жидкости электролита в стеклянной ампуле.
Разряд дульного взрыва 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 неустанно работали над усовершенствованием взрывателя. Чтобы гарантировать поражение, он должен был взорваться в тот момент, когда цель находилась в пределах эффективного 60-метрового взрыва стандартного 5-дюймового зенитного снаряда.
Испытания
К лету 1942 года Туве 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 очередями ПВО с неконтактным взрывателем, несмотря на маневры уклонения со стороны диспетчеров.
Инженеры-разработчики продолжали адаптировать взрыватели для использования в различных калибрах американских и британских зенитных орудий, а также других морских орудий.
Таким образом, внезапно появились снаряды, которые в половине случаев взрывались рядом с целью, потенциально сбивая вражеский самолет всего за несколько десятков или нескольких сотен выстрелов.
Это решило несколько проблем.
Теперь у кораблей с меньшей вероятностью кончались зенитные боеприпасы во время длительных походов, и они могли гораздо лучше защитить себя от согласованных бомбардировочных атак.
Также были модифицированы взрыватели для установки в авиационные бомбы и орудия полевой артиллерии.
Модификации
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.
Секретность
Усовершенствованные сверхсекретные взрыватели были отправлены на передовую со строгими инструкциями использовать их только тогда, когда противник не сможет найти неразорвавшиеся снаряды.
Соединенные Штаты и Великобритания пошли на все, чтобы ни один образец не попал в руки врага, а заодно и советских союзников. 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 применения против союзников.
Результативность
В 1943 году огнем зенитных ракетных комплексов с VT было сбито более половины всех японских самолетов.
Использование нового взрывателя в 5-дюймовых зенитных орудиях ВМФ расширилось по всему Тихому океану в последние два года 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.
Хотя бесконтактные взрыватели были доступны для многих применений, эмбарго на их применение на суше сохранялось до лета 1944 года, когда Германия начала бомбардировки Лондона с использованием летающих бомб Фау-1.
Не нацеленные на конкретные цели, реактивные ракеты унесли десятки тысяч жизней среди гражданского населения и нанесли большой ущерб. Запущенные через Ла-Манш и приближающиеся к скорости 400 миль в час, беспилотные ракеты было трудно обнаружить и еще труднее поразить.
Защита Англии
Секция-Т начала модифицировать неконтактные взрыватели, чтобы нацелить их на небольшие быстрые 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 установкам 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.
Применение в войсках
В 1944 году эти снаряды были окончательно разрешены для наземных боевых действий, и их величайший момент наступил во время битвы за Балдж, когда генерал Джордж С. Паттон приказал использовать их против скопления танковых экипажей и пехоты.
Снаряды должны были разорваться на высоте около 50 футов над землей. Осколки пронзали людей и легкую технику и выводили из строя целые бронетанковые и пехотные части из-за огромного количества раненых и убитых военнослужащих.
В наземном бою снаряды с неконтактными взрывателями наносили ужасный урон людям и машинам.
Неконтактный взрыватель продемонстрировал свою ценность в двух значимых военных кампаниях на заключительном этапе войны в Европе.
Борьба за Антверпен
Битва союзников за контроль над Антверпеном в конце 1944 года подчеркнула ключевую роль бельгийского порта в обеспечении сухопутного наступления на Германию.
Британская 11-я бронетанковая дивизия захватила порт 4 сентября. В течение следующих пяти месяцев немцы ответили круглосуточными пусками около 2 500 летающих бомб Фау-1 и баллистических ракет Фау-2, направленных на разрушение жизненно важного порта. Физики APL быстро разработали модифицированный взрыватель для 3,7 и 90-мм зенитных снарядов, чтобы противостоять этой 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.
Поскольку благодаря этому воздушные атаки были в значительной степени предотвращены, большой порт снабжения оставался открытым на протяжении всей войны.
Битва за Арденны
16 декабря 1944 года Германия начала свое последнее крупное наступление на Западном фронте – битву на Арденнах.
К тому времени бесконтактные взрыватели были разработаны и испытаны для всех калибров американской артиллерии, и большие запасы боеприпасов были отправлены на Европейский театр военных действий.
Эмбарго на использование наземных боеприпасов с неконтактными взрывателями, как для зенитной артиллерии, так и для полевой артиллерии, было снято в течение двух дней после первоначальных атак, которые включали последние сосредоточенные воздушные атаки люфтваффе.
Эффект был немедленным и ошеломляющим. С тех пор, пока союзники не переправились через Рейн в Германию, огнем ПВО союзников сбили более 1 000 самолетов противника.
Более того, параллельные разработки радаров управления огнем позволили артиллеристам уничтожать невидимые цели на обратных склонах холмов и под пологом леса днем и ночью.
Поскольку артиллерия имела высокую скорость, немецкие солдаты не могли слышать снаряды, пока они не разорвались над головой. Окопы не обеспечивали защиты, а осколки даже пробивали бункеры, укрепленные бревнами.
В материалах допросов военнопленных немцев часто содержались свидетельства их паники. «Они поняли, что столкнулись с новой артиллерией, но не могли понять, ни как она работает, ни как от нее уклониться».
Справедливости ради надо напомнить, что оценки задействованных в Арденнском сражении сил, так и потери сторон разнятся в зависимости от источников. Американцы были склонны преувеличивать силы и потери немцев, а немцы – американцев.
То же относится и к оценке роли дистанционных взрывателей в этой последней битве.
Заключение
В 1995–1997 годах были рассекречены материалы операции «Венона». Так американские спецслужбы назвали систематический сбор и расшифровку перехваченных радиосообщений между резидентурой советской разведки в США и Москвой с 1943 по 1945 гг.
Операция «Венона» началась в 1943 году и продолжалась почти 40 лет. Документы «Веноны», в частности, свидетельствуют о том, что американский радиоинженер Юлиус Розенберг, позднее казненный вместе со своей женой по обвинению в шпионаже в пользу СССР, действительно работал на советскую разведку, причем занимался этим исключительно из идейных соображений.
Чаще всего имя Розенберга упоминается в связи с американской и советской атомными программами. Однако атомными секретами сведения, передаваемые им, ни в коем случае не исчерпывались.
Известно, что в декабре 1944 года он добыл и передал советскому разведчику Александру Феклисову подробную документацию и образец готового радиолокационного взрывателя.
Советские специалисты высоко оценили это изделие. По их ходатайству было принято Постановление Совета Министров СССР о создании специального КБ для дальнейшей разработки этого устройства и о налаживании его производства.
Пятого июля 1945 года Государственный комитет обороны СССР принял Постановление № 9390 о создании Комиссии по вопросам изделий немецкой радиолокационной техники. Руководителем группы инженерно-технических и научных работников был назначен будущий министр электронной промышленности СССР А. И. Шокин. Комиссия занималась сбором образцов приборов и изделий, технической документации, изучением промышленных предприятий, поиском и привлечением к работе немецких специалистов.
В конце 1945 года военный завод № 58 (бывший Дроболитейный – г. Москва) Наркомата боеприпасов вместе со своим специальным конструкторским бюро решением Правительства СССР был переориентирован на серийное изготовление радиоаппаратуры для массовых боеприпасов, в первую очередь радиолокационных взрывателей для зенитных снарядов и бомб.
Слева и в центре – американский радиовзрыватель Mark 32, а справа – советский АР-30
В результате через несколько лет производство точных копий американских VT было налажено в СССР под обозначением АР. Эти взрыватели в нескольких модификациях выпускались вплоть до 1960-х годов, пополнив длинный список вооружений и военной техники, полученных Советским Союзом благодаря военно-промышленному шпионажу и копированию зарубежных образцов.
Подписывайтесь на наш Телеграмм-канал, ежедневно дополнительные материалы, то что не попадает на сайт: https://t.me/topwar_ru
Информация