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本帖最后由 mathewwu 于 2016-4-3 12:46 編輯 《炮術革命：二戰快速戰列艦的炮術》（Fast Battleship Gunnery during WWII: A Gunnery Revolution）是海武大佬費謝爾和糾倫斯（Brad D. Fischer and W. J. Jurens）發表在2005年第2號《戰艦國際期刊》（Warship International）的火控力作，附加大量注解及圖表。為方便閱讀，譯稿將其與主文并做一塊，并另加譯者補充說明。下文中（ ）括弧為原注，【 】括弧為譯注。 炮術革命：二戰快速戰列艦的炮術 （一：火控雷達） 炮術革命：二戰快速戰列艦的炮術 （二：炮術演練） 炮術革命：二戰快速戰列艦的炮術 （三：打靶案例） 感謝ssvcrtfi和gurkha網友提供的原始資料。 一：主炮火控雷達 1937年10月27日，在經過漫長的20年后，美國終于再度下水了一系列新型戰列艦中的第一艘——北卡羅萊納號。這批新艦【即北卡、南達、衣阿華三級】既保有不低于過往戰列艦的火力與防護，又擁有超越過往戰列艦的速度，所以被統稱為“快速戰列艦“。猶有過之的是它們更擁有最先進的主炮火控系統，內含同步信號傳輸、集成長基線測距儀（后來又集成火控雷達）的指揮儀、新式垂直穩定儀、以及可由動力遙控的主炮塔，當然最大的改變還是雷達的引進。類似的火控系統后來還推廣到”慢速戰列艦”上。 間戰期間預算的拮據使得美海軍的火控研發進展緩慢，不過其他列強也好不到哪里去。新的方向是從炮塔局部火控漸漸朝著指揮儀統一火控移動，在防空及副炮火控上這種趨勢更為明顯。舉凡改進過的指揮儀和射程計算儀、高效的隨動和擊發裝置、垂直穩定儀和發射延遲線圈等等，全部指向一個目的——減少平均彈著誤差和散布范圍。 1937年，海軍兵器局（Bureau of Ordnance， BuOrd）采用Mk 38指揮儀作為這批27至33節極速“快速戰列艦“的主炮感測設備。二戰后火炮射擊控制系統（Gun Fire Control System）改以指揮儀型號稱呼，此系統遂被命名為Mk 38 GFCS。每艘新戰列艦前后樓各配備1套主炮火控系統外加冗余設備（2套Mk 38系統除了可以彼此交聯外，還可以交聯Mk 37 GFCS副炮火控系統，使得主副炮系統可以相互控制。）每艘艦的標準火控系統表列裝備為： 。2座Mk 38指揮儀（GUN DIRECTOR）【位于前后桅樓頂】 。2臺Mk 8 Mod 9 或Mod 11射程計算儀（RANGEKEEPER）【位于內艙的繪圖計算室】 。2臺Mk 41或 Mk 43垂直穩定儀（STABLE VERTICAL）【與射程計算儀聯結。另按教范，后射控站也有1臺Mk 6輔助垂直穩定儀】 。1座Mk 40輔助指揮儀（Auxiliary Director）【位于裝甲司令塔】 。3臺Mk 3 輔助計算機（Auxiliary Computer）【位于主炮塔。另按教范，司令塔及后射控站也各有1臺】 。2臺Mk 1距離接收器（Range Receiver）或Type 3繪圖儀（Graphic Plotter）【位于繪圖計算室】 。2座主炮臺信號交換機（Main Battery Switch Board）【位于繪圖計算室】 。炮塔內多具瞄準鏡（sight）、接收調節器（receiver regulator）、瞄準參數表盤（sight setter's indicator）和其他表盤。 。系統各部門之間多具同步傳輸、發送及指示表盤和交聯通信設備。 整個系統的數據傳輸通過交流電自整角系統（selsyn）來完成，無論是自動聯結（automatic follow-up）方式或追針隨動（follow-the-pointer）方式都適用。某些數據如縱軸及橫軸水平是從垂直穩定儀以機械連桿傳輸到射程計算儀的，而指揮儀、射程計算儀和垂直穩定儀之間的數據是共享的。系統交聯的復雜性可參考下圖FIGURE 1。 
【圖說： 。火控過程按階段順序是觀測——計算——發射——再觀測校射的循環。 。在觀測階段由圖上方的指揮儀向圖左中的射程計算儀提供觀測旋回角、縱軸水平角、和距離變化率，向圖右中的垂直穩定儀提供觀測旋回角、連續縱軸水平角、和選定縱軸水平角，指揮儀頂上集成的光學測距儀和火控雷達天線則向射程計算儀提供觀測距離。 。在計算階段以手動向射程計算儀輸入的數據，有彈種及初速、目標航向及航速、風偏及風速、當前距離、校射距離及方位、和生成目標方位。 。在全部過程中萬一姿態跟蹤馬達失效時，可手動向垂直穩定儀輸入目標方位角以及縱橫軸水平角LEVEL & CROSSLEVEL，在發射階段則可手動向垂直穩定儀輸入選定以縱軸水平或橫軸水平為基準的擊發角度。 。在全部過程中圖下的艦體陀螺羅盤和測程儀連續向射程計算儀和垂直穩定儀提供我艦航向航速及艦體水平垂直姿態。 。在全部過程中垂直穩定儀連續向射程計算儀提供射擊平臺的縱橫軸水平角，向指揮儀提供縱軸水平角。 。在計算和發射階段射程計算儀向指揮儀提供瞄準角及生成旋回角累差，向炮塔提供旋回及俯仰指令或瞄準高低角及瞄準方向轉移角】。 在多數狀況下，【目標】感測是由前樓頂的Mk 38指揮儀擔當的，該陣位也簡稱為Spot I。指揮儀上集成1具26.5英尺（ 8.07米）基線的Mk 48體視式測距儀、各1具Mk 69俯仰及旋回瞄準望遠鏡、1具Mk 56橫軸水平測定望遠鏡、以及1具Mk 29觀測潛望鏡（裝備資料來自NAVORD OP 810）。火控作業是先由裝甲火控站內的火控官指定目標，然后指揮儀以自動或手動模式追瞄。手動模式是由俯仰手對準目標【吃水線】來控制【指揮儀的】高低、旋回手對準目標【艦中部】來控制【指揮儀的】方位、橫軸水平手對準【與瞄準線成直角的】海平線來控制【指揮儀的】縱橫軸水平。自動模式是由繪圖計算室（plotting room, Plot）內的Mk 8射程計算儀通過動力遙控（remote power control, RPC）來控制指揮儀的方位旋回。 整體而言Mk 8射程計算儀是全火控系統內最重要的部件，這臺冰箱大小的機械類比計算機吸納指揮儀和其他感測儀器送來的數據，進行所有主要運算，最后解出火炮瞄準所需的指令。Mk 8由三人小組操作，通過電力接收來自指揮儀、垂直穩定儀、艦體陀螺羅盤（GYRO COMPASS）、以及測程儀（PITOMETER LOG）的數據。 Mk 8射程計算儀沒有無中生有的本事，作業過程首先要由受命指揮儀根據指定方位找到目標，完成以上的光學瞄準后由測距儀以每分6次的頻率取得距離數據，通過Mk 1距離接收器或直接傳輸至Mk 8本體的繪圖儀。在自動模式下，俯仰手、旋回手、和橫軸水平手仍然可以微調他們的瞄準鏡分線對準瞄準點，這些修正量會連續反饋給計算室。回旋手的修正量在Mk 8上將記為方位變化率（bearing rate）的誤差（火控符號jB），而繪圖儀操作手可以比較觀測距離（observed range）和生成距離（generated range）在繪圖儀上的走勢來計算距離變化率（range rate）的誤差（火控符號jR）。 Mk 8射程計算儀的操作手采用一種叫做“變率控制“（rate control）的手法來追蹤目標。方法是把目標航向及航速都定在”零”檔，然后從發生的誤差【通過指揮儀反饋的修正量】取得目標的方位變化率及距離變化率——不過這種手法只限于戰列線上的呆板目標，對機動性較強的艦只就需要對Mk 8提供更多的數據來更新解算結果。 美海軍在1930年代開始采用體視式測距儀，所有快速戰列艦的II、III號主炮塔以及所有主副炮指揮儀上都配備有1具【另外在I號主炮塔上配備1具合像式測距儀進行夜間點光源測距。】它們除了觀察目標，位置較高炮塔的測距儀有時也能提供不錯的距離數據，不過【更新頻率】通常跟不上目標航向航速的改變，在能見度差時更形同廢物，30年代末雷達的出現解決了這些和其他的問題。海軍于此時開始雷達實驗，雖然第一部火控雷達FA（或稱Mk 1）并不成功，但已顯示出雷達有望解決先前火控上遭遇到的一些棘手的問題，其中較突出的便是目標距離，在過去是憑借光學測量的。二戰期間，美國海軍共為戰列艦主炮提供過Mk 3、Mk 8、Mk 13這三種火控雷達。 Mk 3是頭一種可以在功率、距離、和方位這三方面為火控解算提供較精確數據的雷達。下表一（Table 1）是Mk 3的可靠測距性能（所謂可靠觀測距離是在極限探測距離的2/3以內及1:4雜訊比的條件下達到的）。欄位說明：左欄目標類別從上列至下列分別為大型艦（戰列艦及航母）、中型艦（輕重巡）、小型艦（驅逐艦及布雷艦等）、水面潛艇、潛艇潛望鏡、16英寸炮彈水柱、及6英寸炮彈水柱；中欄為天線放置高度75英尺，又下分無前置放大器（中左欄）及有前置放大器（中右欄）；右欄為天線放置高度125英尺，同樣下分無前置放大器（右左欄）及有前置放大器（右右欄）。【有前置放大器的可靠測距較遠。下表距離單位為碼，以下同】。
1941年引進的Mk 3由三大部構成，即主機部、指揮儀部、及天線部。主機部包括調制器、天線收發開關、發射機、及接收機，放置于火控塔樓下部，比指揮儀低好幾層。指揮儀部位于指揮儀內或下一層，又稱控制及顯示部（Control & Indicator, C&I, 控顯部），包括操作雷達的主要部件如旋回機、俯仰機（僅Mk 4有【為高平兩用，主機具與Mk 3大部相同】）、及測距機。天線部放置于指揮儀頂部，包括波瓣切換機（lobe switcher）及天線本體。三大部總重4200磅。電力消耗2.2 kW, 115V, 60C，由主電機供電。 C&I控顯部配置主顯示屏和控制旋鈕開關。Mk 3的測距部分為5英寸直徑半圓屏的A型顯示器（A Scope），一條水平信號上的垂直突起的回波代表目標，另有一個凹陷波形可以用來作為測量標記（見圖FIGURE 2）。操作員將此標記對中回波突起就可測定目標距離。測方位角也使用A型顯示器，只是目標回波會呈現兩個突起，操作員調整指揮儀及天線的方位，當兩個突起波形一般高時就代表目標方位角被測定了。當測距與測角同時完成時，這兩個數據便通過口令傳達給繪圖計算室，在較新的設備中則改用自動傳輸器。
【圖說：此為Mk 4雷達的控顯部，A型顯示器的顯示屏是半圓形的。Mk 3的控顯部與此相同。附圖非原文】。
【圖說：此為測距波形，左端為零點即自艦，雷達波向右端發射，長尖的回波即為目標（Target）及其他船艦，短鈍的回波即為彈著水柱（Splash）】。 Mk 3能在無能見度時，如煙霧彌漫或無照明的夜暗，提供“聊勝于無（better than nothing）”的火控解算數據，且在幾次所羅門群島和新幾內亞的夜戰中表現亮眼。雖然Mk 3性能可被接受，但其缺點尤其是較差的距離和方位的分辨度仍然使它被換掉。Mk 3 Mod 0 & 2型使用12英尺（3.6米）寬【3英尺高】天線，波束5度或88密位，Mod 1 & 3型則使用6英尺（ 1.8米）寬【6英尺高】天線，波束10度或175密位， Mod 2 & 3型就是在Mod 0 & 1上加裝自動增益控制及前置放大器。多數戰列艦都裝備Mod 0 或 2，但仍有幾艘裝備較小的天線。在開啟波瓣切換并調整成等高波形后，一位有經驗的操作員可分別得到小于4密位（使用6英尺寬天線）及小于2密位（使用12英尺寬天線） 的方位精度。但終究原始波束分別為5度及10度，任何落入此雷達視角內的多個目標將很難分辨其方位，也就是在這群目標中要特意挑出一個來追蹤幾乎是不可能的。
【圖說： 裝在標準戰列艦未改裝的老式火控塔樓頂上的Mk 3 Mod 0 & 2型雷達天線】。 Mk 3以波長40cm（相當于調幅收音機的750mHz）和1639Hz的脈沖復頻率工作，可得到+/-40碼的距離精度，但距離分辯度低達+/-400碼。同方位分辨度一樣，在這距離范圍內，任何其他目標將會和主目標的回波混在一起。這個較差的距離和方位分辨度就是它的致命傷，在屏幕上，前述的混合回波將會呈現出長400碼寬88密位的回波訊號。由于多數彈著距離和方位【散布】樣態都小于分辨度的范圍，所以個別落彈水柱會彼此混合成一個不規則且小于船艦目標的回波，雖然多少可以作為校射的提示，但因無法定位平均彈著點（MPI），要做精準火控則還不夠好。【延伸閱讀：射彈散布與平均彈著 http://www./thread-923-1-1.html 】 1942年9月，BB-58印第安納號裝備了美國海軍第一具功能完整的火控雷達Mk 8型加入作戰。Mk 8也是第一種具有B型顯示器的火控雷達，使得操作員能以類似空中俯視的方式觀察目標及其周邊區域，這是Mk 3上傳統的A型顯示器所辦不到的。Mk 8工作于當今導航用的S波段【15cm-7.5cm】，10cm波長（將近1.0gHz）以10Hz頻率掃描29度區域，功率消耗4kW, 400V, 3P 60C，由主電機供電。 原始的Mk 8 Mod 0 & 1和Mk 3一樣將大部分的機具安裝在指揮儀內，而電源則位于下層的火控塔樓內。全套設備包括控制顯示部、掃描切換盤、掃描位置顯示器、電源控制器、旋回顯示器和距離控顯部，雷達發射機和天線裝則在主炮指揮儀頂上。控制顯示部的5英寸直徑B型顯示器起著追蹤目標距離的作用，控制顯示部也起著調整掃描及掃描模式、和調整增益及校準電子訊號的功能。【此段原文說Mk 3也有類似功能的顯示器，疑為筆誤，應是說Mk 3的控制顯示部也有類似功能】。
【圖說：此為Mk 8雷達的控制顯示臺，中間靠左的圓形暗色屏幕即為B型顯示器。附圖非原文】。 不同于Mk 8 Mod 1，較新的Mod 2則將控制顯示部、距離控顯部、和電源控制器從指揮儀移除改放到繪圖計算室。Mod 2還加裝了4具輔助顯示器，使得距離控顯部能將距離讀數傳輸到遠端陣位，其中包括射程計算儀。1944年初，Mod 2開始有能力半自動追蹤目標，方式是使用射程計算儀生成的距離變化率（火控符號delta R）來保持雷達【意即指揮儀及其上的雷達天線】指向目標。改善的部分尚有讓兩組主炮火控設備之間【前后主炮指揮儀均有火控雷達】共享雷達數據，互為備份以防失能戰損。 Mk 8也引進了高低速兩檔可變顯示模式，以及主要、延伸、和精密三檔掃描模式。主要模式顯示全部天線可掃描的區域，意即水平角寬29度從0至60000碼的范圍，可偵知及測距在44000碼內的多個目標；延伸模式以同樣方式掃描較近的從0至20000碼的范圍；而精密模式是用來追蹤及校射用的，在0至44000碼范圍內，以每2000碼為一個區段進行高細節度的掃描（見圖FIGURE 3）。
【圖說：Mk 8的B顯示器在高速精密模式下，跨十字中心線偏上一點的是目標回波，橫向的距離線中分遠近各1000碼，比如最遠的一發彈著回波占有100碼距離。縱向的方位線中分左右各10度，方位標線每5度一條。比如目標上方的五發彈著回波與目標在同一條0度線上，表示射向對正沒有偏差】。 精密掃描的目標區域放大功能最適于主炮火控，較準確的方位及距離顯示能賦予操作員更清晰的【作戰】形勢（見圖FIGURE 4）。不過即便精密掃描下的距離間隔已縮小，距離失真仍在所難免。這是因為固定的掃描范圍角（非波束寬度角）為29度，當距離為20000碼時，顯示器上呈現的區域面寬約為11000碼；而距離為40000碼時，顯示器上呈現的區域面寬約為22000碼。如此一來，當操作員追蹤一隊以1000碼編隊間距通過雷達視界正前方的敵人戰列群時，在顯示器上于20000碼時的編隊間距將會是在40000碼時的翻倍。 Mk 8對間距較大的目標或大集群的目標會有距離失真的問題，當這些目標以平行等距齊頭并進的面對射擊艦行駛時，在雷達幕上看起來，自艦與它們之間的距離會呈現遠近先后，這也是因為Mk 8的掃瞄界廣達29度的緣故。以20000碼為例，面對天線正中（0度角）的目標距離會是整20000碼，但偏離正中10度的目標在雷達上看來會是20300碼，因訊號離正中目標會有三個光點的寬度，使得后者判讀起來像是在正中那艘船的側后方位置。這種現象在地理上是正確的，因為要射擊偏離10度的目標真的是要比射擊正中目標要加多300碼，可是確實位置就被誤導了。同樣的在B型顯示器上，畢直的島嶼海岸線會被扭曲為U形弧線。 Mk 8精準的原因在于它較窄的波束、較短的脈沖及波長、以及較快的掃描頻率。1500Hz的脈沖復頻產生約50碼的脈沖寬度，使得設備能獲得+/-15碼外加總距離0.1%的測距精度【即10000碼上的測距誤差+/-25碼】，以及在B型顯示器上能有100碼的距離分辨度。而Mk 8所具有的2度波束寬度，可以達到2密位的方位測角精度和2度即35密位的方位分辨度。 雖然Mk 8無論在測距、測向、以及顯示器方面都比Mk 3有長足的進步，但1942年10月印第安納號對Mk 8的初步測試報告還是認為測距部分“令人失望”。的確，就實際表現來說，Mk 8在測距和校射上對比Mk 3并沒有長足的進步。這迫使海軍兵器局把收發機的功率從 25kW提高一倍達到50kW，接收機的增益也提高了8分貝，理論上相當于性能提高8倍。新收發機命名為Mk 8 Mod 1，于1943年3月演示給海軍當局，并安裝于BB-61衣阿華號。 Mk 8 Mod 1沒有辜負兵器局的期望，不僅改進了測距能力，在校射穿甲彈的水柱上更是表現亮眼。下表二（Table 2）為Mk 8 Mod 1 & 2的性能，資料來自OP 658，測試天線位于前指揮儀，高度125英尺。欄位說明：左一欄為目標類別，從上列至下列分別為陸地、戰列艦、巡洋艦、航母、驅逐艦、及潛艇；左二欄為對此類目標的最大觀測距離；左三欄為對此類目標可靠觀測距離；左四欄為校射彈種，從上至下分別為5英寸通常彈、6英寸穿甲彈、8英寸穿甲彈、12英寸穿甲彈、16英寸高爆彈、及16英寸穿甲彈；左五欄為對此彈種的最大校射距離【即可被定位】；左六欄為對此彈種的可靠校射距離，后兩欄對5英寸通常彈的校射距離已遠超過火炮射程故沒數據。* 號數據是原作者按6至9炮齊射彈著所估算的。又OP 658并未給出最大觀測或校射距離，只報道16英寸炮彈曾在35000-36000碼距離上被校射。
Mk 3和Mk 8 Mod 0可以在約當最大射程一半的20000碼上，對16英寸穿甲彈的水柱做出可靠的距離校射，Mk 8 Mod 1則在測距和校射上比前兩者進步33%-50%。然而，大氣效應、操作技巧、保養及校正勤快與否，仍然高度左右著雷達的整體功效。在經過多次對可靠校射范圍的測試之后，兵器局和部署艦隊總結，Mk 8 Mod 1對16英寸穿甲彈水柱的最大可靠校射距離至少有30000碼。 事實上兵器局對這個最大可靠校射距離過于保守，這是因為他們的海上測試距離只到30000碼為止，他們收到艦隊部的報告顯示，發現精進技巧后的校射能力遠不止這個距離。晚近的研究指出，至少有11份實彈射擊報告顯示校射距離超過30000碼，有的出自戰斗報告，有的出自《雷達月報》及《雷達信息重點》（Radar Monthly Report & Radar Information Notes），足可確認Mk 8 Mod 1及后續改型有此校射能力。幾乎所有的案例都顯示雷達可連續不斷的追蹤校射30000碼以上的水柱，而在5個超過35000碼的案例中，有4個能連續追蹤校射（許多報告出自新艦的實彈演練或ACTH經驗修正量測射）。 經檢視，實彈演練的3炮齊射在校射的觀測及修正上都相當困難。再者，相對短暫的演練時間更使得射程的變化只有一兩千碼。不過這些記錄測試系統的文獻卻不能讓作者估算出作戰時【雷達】校射性能的概率，因為典型的戰斗齊射應會是【遠超過3炮齊射】更大的齊射。只要將齊射彈數從3彈提高到6彈，可靠校射距離就可增大15%， 1944年5月25日北卡羅來納號對一次遠距離實彈演練的評論便呈現了這個案例： “所有校射均由Mk 8雷達在繪圖計算室內完成。比起8炮齊射來，2炮及3炮齊射在雷達幕上【回波光點】較不明顯。不過除了一次齊射外，所有其他齊射都能精準校射（取自1944年5月31日至7月30日北卡艦45倍徑16英寸炮打靶演練報告）。”【懷疑此處的8炮為9炮之誤】。 在此一場演練中，北卡共發射12輪：計1輪8炮齊射，2輪6炮齊射，其余都是2或3炮齊射，距離33000-31000碼。第一輪齊射為32900碼的8炮齊射，而沒能校射的是第三輪的32095碼2炮齊射，其他的齊射雖都能精準校射，但凡記錄附注有對校射不夠滿意的都針對2或3炮齊射，而沒有較大的6及8炮。艦隊中其他艦只較早前已對此一現象有所體會。1943年10月23日年阿拉巴馬號的雷達校射報告中說明了情況： “從目前所執行的雷達校射來看，在正常情況下，裝在前指揮儀上的Mk 8可以在任何射擊距離上精準校射6炮或9炮齊射。后指揮儀上的Mk 8曾經受到【視距】限制，但基于改型后的精進能力，足以確信可以在30000碼上很好的進行校射，報告特別強調后指揮儀上的Mk 8曾經很好的校射遠到33600碼。” 不過前面也提到，Mk 8并非時時刻刻都能很好的在此遠距離進行校射，天氣狀況對此扮演一個重要的角色，尤其在相對濕度高的情況下。空氣中的水分會衰減較弱的彈著水柱訊號，使得雷達無法在遠距離外探知，甚至在近距離下某些彈著連前指揮儀（Spot I）都偵測不到。簡稱Spot II的后指揮儀因位置較低，其上的雷達會比Spot I丟失更多的彈著回波。當少見的極低高度的海【地】面波導（surface duct）出現時，情況則會反轉，使得雷達訊號能比正常傳播得更遠。當此之時，位置較低的后Mk 8反而會因處于海面波導之中，而比位置高過波導的前指揮儀“看”得更遠。 1943年12月初，在太平洋戰列艦隊指揮官（ComBatPac）李中將的率領下，5艘所屬戰列艦（4艘南達科他級和華盛頓號）進行了一次試射，以決定新進的Mk 8 Mod 1雷達的遠距離校射能力。南達級4艦的前后指揮儀都有Mk 8 Mod 1，而華艦只有一具裝在后指揮儀上的原型Mk 8 Mod 2。試射包括10輪齊射，其中4輪平均距離25600碼，6輪平均距離32200碼。 頭4輪為3輪單炮射及1輪3炮齊射，射程在22000至29600碼之間。16個可被前指揮儀Mk 8雷達校射的場合中【4輪齊射都可被4艦的前指揮儀所校射，4*4=16個】，共有5個因不見彈著【回波】而被校射官判定為“無法觀測”(No Observation, N.O.)。反而5艦的后指揮儀上的Mk 8雷達在此一距離表現得比前指揮儀的還要好，【20個中】只有3個為“無法觀測”。 后6輪試射為3輪單炮射及3輪3炮齊射，射程在30500至34300碼之間。此一階段24個可被4艦的前指揮儀Mk 8雷達校射的場合中，共有7個無法觀測，其中4個是單炮射，3個發生在首輪的3炮齊射，在數據辨識困難的情況下，顯然這輪齊射的3發彈著是緊密落水并相當接近目標，以至于融入目標回波光點而看不見了。不出所料的，后指揮儀的Mk 8雷達在較遠的距離上校射表現較差，30個可被校射的場合中，有10個無法觀測，首輪的3炮齊射，5座【后】雷達中有4座無法觀測到，3輪單炮齊射中有5個校射沒成功，還有一個觀測失敗是出現在第二輪的3炮齊射。 Mk 8改進過的校射性能決定了它存在的價值，并激勵大家做出更多的改進。兵器局又使用從5英寸到16英寸的常備彈藥實施多次試射【供Mk 8雷達校射】，以決定不同經驗等級的雷達校射人員，可以精確地校射出距離（range）和方位（deflection）誤差的能力。兵器局總結，雖然雷達在中到遠射程上，對距離的校射要遠超過光學，光學在對方位的校射上卻始終勝過雷達。根據1947年兵器局發行的美國海軍雷達資源手冊Source Book of U.S. Naval Redar, B-11-39評鑒，Mk 8雷達校射距離的能力要比最好的光學校射人員高出10至12倍。這個評鑒未免過于樂觀，據作者們研究的結果，在20000碼的中射程段上，光學測距儀對距離校射的平均誤差大約是雷達對距離校射誤差的1.5至3.5倍。在更遠射程段上雙方的質量對比則不甚清楚，因為手頭沒有可資比較的報告。據1944年12月31日兵器局信息B.O.I. 4-44, 46記載，這些試射的距離校射誤差介于40至90碼，比一般齊射與齊射之間正常的彈道變異還要低。 比較兵器局的雷達校射試驗和艦隊實彈演練的表現可得出一致的結論，那就是雷達校射在任何時間和射程上，平均距離誤差只有85碼，雖然從分析上看來有輕微隨距離減少的趨勢，但可能只是一個統計上的個案。值得注意的是，當Mk 8雷達員在校射6彈至9彈的多彈齊射彈著時，誤差會低到40碼，改進達50%。在校射3彈齊射時，經常有1或2彈的水柱光點會與目標光點或距離標線混合而無法被分辨，使得校射員只能憑藉【可見的】單一水柱來判定距離，這自然使得誤差增大。一艘阿拉斯加級巡洋艦（CB-1）特別強調問題如下： “針對10個Mk 8 Mod 1雷達校射誤差過大（約150碼或更大）的案例分析顯示，所有誤差都來自某些水柱光點與目標光點或距離標線混合所致”（B.O.I. 4-44, 54）。 多彈齊射則很少發生這種問題，除非是出現近彈跨射或遠彈跨射【近彈跨射的彈著大部分為不及目標的近彈，僅有很少數超越目標并離目標不遠；遠彈跨射則反之。】在此類情況下，【這少數接近目標的】近彈或遠彈的光點會與目標光點或距離標線混合，失真的畫面會使得校射員無法正確判定平均彈著點（MPI）。一般而言多彈齊射的校射誤差沒有3彈齊射那么大。 對方位校射的報道資料比較少，兵器局在1944年對Mk 8 Mod 1 & 2的測試中，雖然對5、6、12英寸火炮的方位校射做過較詳盡的檢驗，但對16英寸炮的方位校射卻做得很有限，后者主要的性能測試都集中于距離，而方位測試則寥寥可數。不過兵器局對5及6英寸炮彈所做的30個雷達方位校射顯示，能穩定的精確的測得+/-2.1密位的平均誤差。【由于5及6英寸彈著水柱比16英寸炮的要小得多，如果雷達對較小的水柱都有如此表現，可推論對16英寸彈著水柱的校射性能只高不低】。 雖然對12英寸炮的測試細節報道闕如，但它卻是三者之中測試得最徹底的。一艘阿拉斯加級大巡曾發射超過50輪的12英寸主炮齊射，據悉雷達校射員們還都是菜鳥，他們對這50輪齊射中的43輪作出方位校射，觀測結果86個，前Mk 8雷達校射員測得的平均誤差是+/-1.2密位，后Mk 8雷達校射員測得的平均誤差是+/-1.5密位。根據B.O.I. 4-44, 54的某個校射案例，相較于實際MPI誤差的偏右0.2密位（標準差+/-2.1密位），前雷達校射員測得偏右0.4密位（標準差+/-1.8密位）的表現可謂優秀，而后雷達校射員測得偏右0.9密位（標準差+/-2.5密位）就稍過頭了一點。作者們分析過61輪雷達方位校射，得出的平均誤差是+/-1.9密位，能支持兵器局估計的+/-2密位。不過Mk 8雷達新手會測得低于標準的+/-5密位誤差，許多戰后的報告也指出此一現象，并歸咎于1944年底至1945年初的大量人員調動。 第四種也是最后一種專為大口徑火炮開發的火控雷達是Mk 13 Mod 0，在1945年初引進。工作于X波段的Mk 13較前輩們更簡單、耐操、輕量、性能也更高。平行開發的Mk 8 Mod 3表現和前者類似，可安裝于空間受限的艦只上。Mk 8 Mod 3修改舊型的部件以配合Mk 13的天線和發射機 Mk 13的設計考慮到維修與耐用性，主要控制部份像Mk 8 Mod 2一樣移放到繪圖計算室，操作員只需面對一座主控臺，而整流及擴大機箱就在放在兩旁。所有控制雷達的表盤旋鈕開關都在主控臺上，安排合理觸手可及。顯示單元則從控制部分離出來，六套分置不同艙室的雷達顯示屏幕都可自行放大縮小畫面（主掃描或精密掃描）。 3英寸（75mm）直徑的陰極射線管顯示屏雖然比Mk 8的要小，但更清晰也更明了。掃描模式只剩下主掃描及精密掃描兩種，可調的主掃描段涵蓋至80000碼，而精密掃描可任意框選其中的2000至4000碼的視野。其他改進包括在屏幕上畫記點線，以標注每200碼的遠近距離和每50密位的左右方位。在正常精密掃描模式下，距離中分線也做成虛線以防止光點被遮蓋（見圖FIGURE 4）。
【圖說：此為高速精密模式下Mk 13的B型顯示器，其不同于Mk 8的地方是縱向方位標線已改成點線以提供距離參考，同時方位標示單位也從 “度”改成“密位”，更方便火控人員換算校射數據】。
【圖說： 此為Mk 13雷達的控制顯示臺，上排最左端的小屏幕就是B型顯示器。附圖非原文】。 Mk 8的天線重2800磅，有42支塑料天線棒（14單元，每單元3支天線棒），以機械相位轉移（phase shifter）方式轉換各個單元的訊號延遲，雖然效果很好，但是過于復雜笨重。機械掃描的Mk 13和Mk 8 Mod 3天線外形像Mk 22測高雷達天線，相對較輕也較為簡單，只有1000磅重，可以安裝到無法安裝早期型Mk 8天線的艦只上。它的波束寬只有0.9度（16密位），方位精度和分辨度都比老Mk 8高出一倍，但新天線的視野降到11.5度（200密位）。新天線還可以由操作員在兩套發射機之間迅速切換，在作戰期間萬一有一套失效可以無縫接軌。 
【圖說：除去后機箱罩的Mk 8 Mod 0,1,2的陣列天線，前向42根棒子都會旋轉，結構相當復雜。美軍稱之為MUSA陣列 (Multi-Unit-Steerable-Antenna array)。附圖非原文】。
【圖說： Mk 13的瓜皮形天線，作用時不斷左右搖擺掃描，外罩的前掀蓋平時收合如上方所示。附圖非原文】。 Mk 8【應為Mk 8 Mod 3及Mk 13之誤】工作波長3cm，脈沖復頻率1800Hz，能獲得+/-15碼外加總距離0.1%的測距精度【即10000碼上的測距誤差+/-25碼】，對水柱及船艦的偵測距離增大15%-25%，幾乎可以在主炮的最大射程上精準校射單炮射的水柱。下表三（Table 3）取自B.O.I 2-44, pp.41，為Mk 8 Mod 3的校射距離，由達格林海軍試驗場測試，天線放置高度67英尺。欄位說明：左欄為所校射穿甲彈的英寸口徑；中欄為對應的最大可靠校射距離，單位為碼；右欄為最大彈著水柱高度，單位為英尺。
天氣及敵艦并非雷達唯一的威脅，早期雷達經常因主炮射擊的爆震波而失效。兵器局當時就組織問題調查，總結出三大原因：一是設計不良，二是位置擺放不良，三是底座防震不良（B.O.I. 4-42, 3-33）。第一個原因出自電子真空管燈絲和插座設計不良，無法承受船艦推進系統長期的低幅振動。第二個問題常出現在機箱安裝在隔壁上，改進方式是把機箱吊掛在天花板上或鎖緊在離隔壁稍遠的地板上。第三個問題是底座防震的阻尼物質過硬，以及同軸電纜引線彎曲過度所致。 雖然兵器局在對抗主炮爆震上取得進展，但這個問題從未消失過，即使在1980年代衣阿華級回役時都還是受到關注。新設計雖然比老方法好不少，也較能承受炮口爆震，但在某個仰角和旋回角上，整體的炮口爆震壓力任然會造成問題。最糟糕的莫過于前兩座主炮塔打到最高仰角，同時又向艦尾旋回到底，前指揮儀上的雷達設備就遭罪了。同樣當后主炮塔打到最高仰角并向艦首旋回到底時，后指揮儀的雷達也難保不受影響。當然以全裝藥發射穿甲彈會比以減裝藥發射高爆彈會產生更大的超壓。 大家也許會在意我們的研究尚未報告Mk 8雷達在炮術演練中的失效狀況，其實失效多半發生在以減裝藥發射高爆彈轟擊陸地目標時，一般使用3炮齊射，這些短距離的陸轟任務通常不會像攻擊海上目標那樣，使用到較危險的仰角和旋回角，可是射擊次數卻很頻繁。這些失效狀況的出現多半無規律性，似乎持續長時間所累積的較低超壓會比少數較高超壓所帶來的損害要大，也沒有顯示Mk 8 Mod 2有比前輩Mod 1更能承受火炮爆震，雖然前者已經把許多部件搬到【下艙】繪圖計算室里去了。 也許對雷達耐用度最嚴格的測試莫過于1945年【7月】對日立市工業區的艦炮陸轟任務，當時共有8具Mk 8及2具Mk 13接受長時間的9炮齊射考驗，其中密蘇里號、威斯康辛號、北卡羅來納號各有2具Mk 8，阿拉巴馬號和衣阿華號各有1具Mk 13和一具Mk 8 Mod 2。每炮均以全裝藥發射高爆彈轟擊平均30000碼外的目標，全部發射數量不明，但3艘衣阿華級總共發射了697發，相當于77輪9炮齊射。結果全艦隊只有1具雷達失效,雖然絕大部分火控雷達都過關了，但艦上的其他型式雷達并非都能很好的承受考驗。此一細節可在Malcolm Muir所著“The Iowa Class Battleship”第63頁以后找到。雖然這次陸轟沒有用上全裝藥發穿甲彈，但遠距離的高仰角射擊也差可比擬艦隊與艦隊之間長時期的9炮齊射狀況。 炮口爆震和彈藥之間的確實關系有時看來違背常理，從附近艦體建筑反射回來的震波會不正常的聚集。使用較大的裝藥發射較輕的炮彈會導致燃燒不完全，甚至是延緩點火而使得初速增高或產生額外的壓力脈沖。這些現象再加上其他因素的累積，也許可以解釋為何雷達因爆震失效往往都發生在陸轟任務，而非在炮術演練或海上對戰時。馬薩諸塞號在卡薩布蘭加一役的戰斗報告中指出，常【全】裝藥引起的震動比靶彈的【減】裝藥要強得多，（早期型）Mk 3雷達通過了打靶的考驗，但作戰時就掛點了。華盛頓號和南達科他號的Mk 3在瓜達卡納爾海戰中能過關，這多半是因為距離近仰角低的緣故，另一種可能是它倆加入服役的時間較長，對爆震有較多的應對經驗。 Mk 8的引進雖然沒有完全消除火炮爆震對雷達的影響，但也創下了單具雷達在主炮作戰中的失敗率僅4.7%的記錄，這個紀錄是作者們從戰斗報告、炮術報告、和雷達月報中搜集分析得出的，Mk 8在295次主炮射擊中只失效14次，在161天的射擊任務中只失效11次，其中2次是兩具雷達都失效。將隨機失效乘以兩具雷達同時失效的或然率得出的失敗率更只有0.22%。當然戰斗損壞無疑是會大得多，所以太平洋戰列艦隊指揮官李中將就怕屬下過度依賴雷達，在整個戰爭期間一直堅持要加強使用光學設備的訓練。 （一：主炮火控雷達）已譯畢，開放討論。 預告下一帖（二：二戰期間的炮術演練）。 |
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