Бомбоприцел для бомбометания Low Level, Mark III , иногда известный как Angular Velocity Sight , был бомбовым прицелом Королевских ВВС (RAF), разработанным для атак с самолетов, летящих на высоте ниже 1000 футов (300 м). Он сочетал в себе компоненты бомбового прицела Mark XIV с новым механическим компьютером . Он отличался уникальным решением для расчета времени сброса, проецируя движущийся дисплей на рефлекторный прицел , который соответствовал видимому движению цели в нужный момент.
Mk. III был разработан и в основном использовался самолетами Берегового командования для атаки на подводные лодки . В этой роли было обнаружено, что он увеличивает вероятность уничтожения подводной лодки на 35% и повреждения ее на 60%. Он также нашел некоторое применение в Бомбардировочном командовании на De Havilland Mosquito в тактической роли, и в одном случае на Avro Lancaster . Он оставался в использовании в послевоенную эпоху, оснащая Avro Shackleton на протяжении всего срока службы этого самолета до 1991 года.
В 1941 году Отдел оперативных исследований (ORS) Бомбардировочного командования изучал операции Берегового командования против немецких подводных лодок, которые до этого времени были в лучшем случае умеренно успешными. Сравнивая среднюю точность бомбометания с используемыми бомбами, они предложили разработать более крупную бомбу весом 600 фунтов (270 кг) для атаки подводных лодок на поверхности. Это исследование также показало, что самолеты могли точно нацеливать бомбы по азимуту, но у них были серьезные проблемы с определением правильного момента для их сброса. Это предполагало разработку нового бомбового прицела, предназначенного для этой роли. [1]
Ранние образцы Mk. III были поставлены в две эскадрильи. На заседании Комитета по борьбе с подводными лодками Берегового командования 16 декабря 1942 года 59-я эскадрилья Королевских ВВС сообщила, что были выбраны три наводчика для выполнения бомбометания по неподвижной цели, а затем еще раз по движущейся со скоростью 8 узлов (15 км/ч; 9,2 миль/ч). Из сорока двух бомб, сброшенных на движущуюся цель, средняя погрешность дальности составила 18 ярдов (16 м). В одном примере они продемонстрировали погрешность в 6 ярдов (5,5 м) с 800 футов (240 м) при горизонтальной атаке и всего 5 ярдов (4,6 м) при сбросе с 400 футов (120 м) при подъеме с захода на посадку на 100 футов (30 м). Командир крыла GCC Бартлетт и его штурман-пилот-офицер Лонгмюр заявили, что прицел был большим шагом вперед по сравнению с предыдущими системами. [1]
Патрик Блэкетт , глава ORS, также присутствовал на встрече. Он сообщил, что более ранний бомбовый прицел Low Level, Mark II, давал ошибку в 20 ярдов (18 м) при горизонтальном полете, как и Mk. XIV. Он предположил, что оба показателя можно улучшить, добавив радиовысотомер . Однако другие в группе не были убеждены, а вице-маршал авиации Уилфрид Оултон выразил свое мнение о Mk. XIV, что он «никогда не доверял этому устройству». [2]
Принимая во внимание эти сообщения, главный маршал авиации Филипп Жубер сделал Mk. III оперативным требованием. Однако, по-видимому, из-за ограниченных поставок, он ограничил его использование патрулями над Атлантикой, в отличие от тех, которые имели место над Бискайским заливом . [2] Атаки над Бискайским заливом обычно происходили ночью и выполнялись на глаз с помощью Leigh Light . Однако в отчете от 8 января 1944 года Берегового командного подразделения по развитию сообщалось о попытках использовать Mk. III с Leigh Light на Wellington, и предлагалось, чтобы Mk. III устанавливался на все самолеты, а бомбы сбрасывались оператором освещения, а не пилотом. [3]
Именно проблема точного определения дальности привела и Королевские ВВС, и Королевский флот к убеждению, что торпеды «всегда считались самым эффективным оружием против судоходства в море». [4] Это довоенное мышление оказалось в значительной степени неверным, и повторные попытки атаковать конвои торпедами не дали большого результата. [5] Совместное заседание Адмиралтейства и Министерства авиации 11 июня 1942 года привело к формированию Комитета по атакам торпедами с воздуха для улучшения операций. Среди нескольких их собственных предложений, в августе они связались с ORS, чтобы рассмотреть этот вопрос. [6]
Отчет ORS был представлен в декабре 1942 года. Они продемонстрировали, что торпеды можно сбрасывать только с малых высот и скоростей, или они рискуют сломаться при ударе о воду. Они также имели тенденцию нырять после входа в воду, что делало их в значительной степени бесполезными при атаке конвоев, прижимающихся к береговой линии на мелководье. Но больше всего они были дорогими, что не имело большого значения при атаке на крупные корабли, но имело довольно сомнительную ценность против трамповых пароходов . [4] Они продолжали предполагать, что бомбы будут гораздо более эффективными против небольших кораблей, особенно если будет доступен бомбовый прицел Mark XIV. [7] [1]
В одном из немногих примеров военного времени Министерство авиации не приняло все советы ORS. Генри Тизард высказал противоположную мысль в письме от января 1943 года, где он заявил:
Хотя я один из тех, кто с энтузиазмом относится к прицелу Mark XIV и сожалею, что он давно не был доступен для использования, у меня есть ощущение, что ваш ORS, возможно, слишком оптимистичен в отношении его эксплуатационной ценности против кораблей с высоты 4000 футов. [8]
Это совпало с введением тактики ударного крыла в Береговом командовании. Ранее атаки производились различными самолетами, организованными в свободные группы, под защитой истребителей. Ударные крылья основывались на атаках групп одинаковых высокоскоростных самолетов, которые прибывали как единое целое, совершали быструю атаку и затем улетали. Это не только устраняло проблему, заключающуюся в том, что первая прибывшая группа предупреждала любые зенитные батареи в этом районе о появлении любого более медленного самолета, но и значительно облегчало истребителям оборону прикрытие, пока группа летела вместе. Такого рода атаки начались в ноябре 1942 года и сразу же стали успешными. К началу 1943 года началось массовое преобразование в ударные крылья, при этом более медленные самолеты, такие как Handley Page Hampden, были сняты с эксплуатации. [8]
Введение Strike Wings привело к некоторому использованию Mk. III, а также старых бомбовых прицелов. В конце войны Бомбардировочное командование передало свои устаревшие бомбардировщики Handley Page Halifax Береговому командованию, которое переоборудовало их в Mk. III и использовало их для дальних ударов по немецким кораблям в Скагерраке и Каттегате . Mk. XIV в конечном итоге никогда не использовался Береговым командованием в качестве противокорабельного самолета. [8]
Бомбардировочное командование знало о Mk. III по мере его разработки, и поскольку его собственные операции расширялись и включали больше тактических атак на малой высоте, Артур Харрис заказал его производство для использования Бомбардировочным командованием в октябре 1942 года. [9]
Приоритет поставок был у Берегового командования, и только небольшое количество достигло Бомбардировочного командования. Первые образцы прибыли в мае 1943 года и были установлены на бомбардировщиках Douglas Boston 2-й группы. В 1944 году прицел был опробован на Avro Lancasters 617- й эскадрильи Королевских ВВС , Dambusters, которые провели с ними одну атаку на малой высоте в конце 1944 года. Большинство образцов, отправленных Бомбардировочному командованию, были установлены на небольшом количестве самолетов De Havilland Mosquito в 627-й эскадрилье Королевских ВВС (которые обычно действовали в качестве следопытов) и 8-й группе Королевских ВВС ( Pathfinder Force ). [9]
После войны прицел оставался в распоряжении Берегового командования, устанавливаясь на Avro Shackleton на протяжении всего срока службы этого типа до 1991 года.
Основная концепция любого бомбового прицела — определение дальности , расстояния, на которое бомбы будут двигаться вперед после того, как они будут сброшены с самолета. При сбросе на относительно низких скоростях, как в случае с самолетами Второй мировой войны, основной силой, действующей на бомбу, когда она покидает самолет, является гравитация . Действуя сама по себе, гравитация будет ускорять бомбу вниз, и когда это добавляется к начальной скорости движения, приданной ей движением самолета, траектория становится параболой . Эта траектория изменяется под действием сопротивления , которое со временем уменьшает начальную скорость движения, в результате чего траектория становится более вертикальной. Кроме того, ветер может перемещать бомбу по мере ее падения, но, учитывая хорошо обтекаемые формы и высокую плотность, это, как правило, относительно небольшой эффект. [10]
В типичных случаях, когда бомбы сбрасываются с высоты 20 000 футов (6 100 м), дальность будет порядка 7 500 футов (2 300 м). [11] Простая тригонометрия показывает угол дальности , угол, под которым появляется цель, когда бомбардировщик находится на правильном расстоянии:
Этот угол измеряется перед вертикальной линией под бомбардировщиком; 20 градусов — это как раз перед бомбардировщиком. Обычные бомбовые прицелы той эпохи состояли из какой-то формы мушки или рефлекторного прицела , который устанавливался на этот угол. Поскольку цель находилась значительно ниже самолета во время захода на посадку, обычно ее мог видеть только бомбардировщик. Глядя вдоль линии, выходящей за переднюю часть бомбового прицела, они видели, собирается ли бомбардировщик пройти над целью, и выдавали пилоту поправки, если это не так. После того, как они выстраивались, они ждали, пока цель пройдет через горизонтальную линию перекрестия, и отпускали. [10]
Хотя влияние ветра после сброса невелико, влияние ветра на самолет в полете невелико. Ветры на типичных высотах бомбометания, как правило, довольно сильны, и не редкость, когда ветер достигал скорости 40 миль в час (64 км/ч). По сравнению с типичной скоростью самолета 200 миль в час (320 км/ч), это составляет 20% от общей скорости самолета, когда он сбрасывает бомбы. Измерение этого ветра осуществляется путем взгляда через бомбовый прицел на объекты на земле, а затем расчета угла, необходимого для полета, чтобы компенсировать это движение. Высотные бомбовые прицелы обычно тратят значительную часть своей сложности конструкции на попытку учесть влияние ветра. [10]
В довоенный период было обнаружено, что существенным источником ошибок было то, что бомбовый прицел не был выровнен с землей, когда бомбардир пытался прицелиться через него. Это было особенно проблемой на начальном этапе бомбового захода. Чтобы повернуть самолет на правильный заход, пилот накренял самолет, в течение которого бомбовый прицел больше не был направлен на цель. Бомбардировщику приходилось ждать, пока поворот не будет завершен, и самолет снова не выровняется, прежде чем он мог увидеть, была ли новая линия правильной. Это привело к внедрению простых систем стабилизации , сегодня более известных как инерциальные платформы , для поддержания прицела должным образом выровненным по оси крена при повороте бомбардировщика, устраняя эти задержки. [10]
Если мы рассмотрим ту же бомбу, сбрасываемую с самолета, летящего на низкой высоте, 1000 футов (300 м), то дальность также составит около 1000 футов. [11] Это означает, что цель находится примерно в 45 градусах в момент сброса и далеко впереди самолета во время захода на посадку. В отличие от случая с большой высотой, пилот может видеть цель в течение большей части захода на посадку и всего захода на посадку, если он начнет небольшое пикирование или планирование в последние моменты, поднимаясь прямо перед сбросом. Это устраняет необходимость в стабилизации крена, поскольку бомбовый прицел больше не нужен для корректировки траектории полета во время начального захода на посадку, вместо этого прицел должен быть стабилизирован по тангажу, поскольку пилот будет подниматься прямо перед моментом сброса. [12]
Кроме того, поскольку ветер, как правило, слабее на низких высотах, а штурмовики обычно летают быстрее, относительное влияние ветра значительно меньше. Более того, пилот может легко подстроиться под любой боковой ветер визуально без помощи бомбового прицела. По этой причине бомбовый прицел для полета на малой высоте просто не нуждается в такой же сложности коррекции по горизонтали и может полностью игнорировать ее в большинстве случаев. Так было в прицеле для полета на малой высоте, где единственными входными данными были скорость и высота. [13]
Еще одним важным отличием между случаями на большой и малой высоте является расчет времени сброса. В случае на большой высоте цель находится намного ниже самолета и, по-видимому, движется прямо назад. Обычно достаточно простого перекрестия , при этом угол дальности устанавливается на прицеле, а бомбардир сбрасывает бомбы, когда они проходят через горизонтальную линию визирования. Поскольку цель движется с постоянной скоростью и относительно медленно, точного расчета времени несложно достичь. [12]
На малых высотах этот подход не работает хорошо. При приближении к цели с малой высоты она изначально кажется неподвижной, просто увеличиваясь в размерах. Позже при приближении она начинает двигаться вниз, и обычно именно в этот период нужно сбрасывать бомбы. Только когда самолет начинает проходить над целью, он имеет значительное движение назад, и в этот момент сбрасывать бомбы уже слишком поздно. Это означает, что бомбардир должен сбросить бомбы, пока цель двигалась только медленно в прицеле, но ускорялась, что делает правильный выбор времени значительной проблемой. Это не второстепенная проблема; для легкого бомбардировщика, летящего со скоростью 350 миль в час (560 км/ч) или 500 футов (150 м) в секунду, точность менее 1 ⁄ 10 секунды необходима, чтобы поместить бомбу в радиусе ее смертельного поражения в 50 футов (15 м). [14]
Рассмотрим кажущееся движение линии телефонных столбов вдоль дороги, как это видно из автомобиля. На больших расстояниях они кажутся неподвижными, но они становятся больше по мере приближения автомобиля. На более близких расстояниях они кажутся начинающими двигаться в сторону, от автомобиля. Угловая скорость любого из столбов является функцией его расстояния перед автомобилем, скорости автомобиля и расстояния между дорогой и столбами. Таким образом, любая конкретная угловая скорость напрямую соответствует расстоянию. В случае самолета один из столбов представляет собой цель, скорость автомобиля является воздушной скоростью самолета, а расстояние между дорогой и столбами является высотой самолета. [15]
Прицел Low Level использовал этот принцип угловой скорости для определения времени падения. [9] Высота самолета и тип используемой бомбы использовались для расчета времени, которое потребуется бомбе, чтобы достичь земли, и когда это умножалось на скорость полета, получалась дальность. Баллистика не должна была быть более сложной, просто не было достаточно времени, чтобы сопротивление стало значительным. Производная этого расчета показывает угловую скорость объекта на этом расстоянии, как видно из высоты и скорости бомбардировщика. Для упрощения работы все это выполнялось на простом механическом компьютере. [13]
Компьютер был подключен к дисплею, который показывал эту угловую скорость в виде серии линий, движущихся вниз с этой угловой скоростью. Когда цель впервые становилась видимой, у нее была небольшая вертикальная скорость, поэтому линии двигались вниз по экрану быстрее, чем цель. По мере приближения самолета цель начинала двигаться вниз по экрану с возрастающей скоростью. В тот момент, когда эти две скорости становились равными, сбрасывались бомбы. [9]
Mk. III использовал ряд компонентов от Mk. XIV, а также большую часть его базовой компоновки. Как и Mk. XIV, Mk. III был построен из двух отдельных компонентов: компьютера , который вычислял угол дальности, и головки прицела , которая отображала его для наводчика бомбы. Головка прицела располагалась в окне наводчика бомбы в передней части самолета. Отдельный компьютерный шкаф располагался на левой стороне фюзеляжа, и два блока были соединены электрическим кабелем.
Весь этот механизм головки прицела был установлен на том же основании, что и Mk. XIV, который нес стандартизированную систему крепления, которая зажималась на двух вертикальных металлических стержнях с левой стороны прицела. Эта система была первоначально разработана для прицела для бомбометания и повторно использовалась для Mk. XIV, а теперь и для Mk. III. Основание крепления также сохранило систему поворота всей головки прицела влево или вправо, которую бомбардир использовал для удержания вертикальной линии в центре цели и для вызова любых необходимых поправок пилоту, если он замечал какой-либо боковой дрейф. В отличие от Mk. XIV, это движение не было силовым. Хотя компьютер был намного меньше, чем у Mk. XIV, он также мог зажиматься в тех же фитингах в самолете. Это позволяло легко заменять Mk. III и Mk. XIV в полевых условиях.
Компьютер для Mk. III имел только два входа, один для воздушной скорости, а другой для высоты. Оба были установлены на больших колесах, расположенных на обоих концах длинного прямоугольного шкафа. Верх шкафа представлял собой плексигласовое окно, которое отображало расчет.
Колесо высоты было соединено с основной частью калькулятора, большим металлическим цилиндром, отмеченным линиями, показывающими время, которое потребуется бомбам, чтобы достичь поверхности. Оператор выбирал значение, вращая цилиндр относительно фиксированных указателей на обоих концах корпуса. Колесо воздушной скорости было соединено с винтом, который перемещал другой указатель вперед и назад вдоль длинной оси цилиндра. Кончик указателя был расположен так, чтобы его можно было считывать против линий на цилиндре. Цилиндр имел несколько наборов линий для учета баллистики различных типов бомб и количества, сбрасываемого в группе, или палки .
Цилиндр также был подключен к электрическому механизму, который выдавал переменный ток в зависимости от настроек. Он подавался в двигатель на прицельной головке. Двигатель был откалиброван для вращения с фиксированной скоростью в зависимости от выходного сигнала, подаваемого на него с компьютера. Двигатель вращал кольцо с нанесенными на него линиями, расположенное перед проекционной системой. Весь механизм был размещен в большом треугольном корпусе слева от прицельной головки. Это было основным механическим отличием между ним и Mk. XIV; у Mk. XIV этот проектор отсутствовал.
Линии проецировались на большую прямоугольную стеклянную пластину в самой передней части прицельной головки. Прямо за этой пластиной располагалась вторая стеклянная пластина, главный рефлекторный прицел от Mk. XIV. Она была соединена с корпусом проектора с левой стороны, где она была связана с искусственным горизонтом Sperry от Mk. XIV, но вращалась, чтобы пластина оставалась стабильной по тангажу, а не по крену. Ручка слева от пластины, сохраненная от Mk. XIV, позволяла бомбардиру вращать ее вверх или вниз, чтобы навести на цель.
Эксплуатация Mk. III в бою была очень простой. В какой-то момент во время захода на посадку бомбардировщик набирал скорость и высоту самолета; хотя они менялись во время захода на посадку, в большинстве случаев изменения были достаточно незначительными, чтобы их игнорировать. В этот момент на дисплее появлялись движущиеся линии. Первоначально цель находилась далеко впереди самолета, поэтому бомбардировщик использовал ручку, чтобы повернуть рефлекторный прицел вверх. Затем они использовали вращающуюся опорную пластину, чтобы переместить линию влево или вправо, чтобы накрыть цель, вызывая любые поправки, необходимые для учета дрейфа или движения цели.
По мере приближения самолета к цели вертикальный угол увеличивался, и бомбардир учитывал это, постепенно поворачивая прицел вниз. Обычно падение происходило, когда цель находилась примерно на 45 градусов ниже самолета, поэтому это требовалось корректировать только один или два раза. В какой-то момент движение линий и цели становилось равным, и бомбы сбрасывались нажатием кнопки на конце гибкого кабеля, подключенного к системе сброса с таймером, расположенной справа от бомбового прицела.
