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二战德国空军机载雷达及探测系统

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FuG 200 Hohentwiel
1941年,洛伦兹公司(C. Lorenz)开始研制一款新型机载雷达系统,这一系统最终发展为FuG 200 Hohentwiel雷达。德军计划将该雷达安装在飞机上用于探测及定位水面舰艇,同时Hohentwiel还可利用地面回波为飞机提供导航。FuG 200探测距离在高度1637英尺时为 50英里,高度3278英尺时为62英里。

FuG200机首天线
如上图所示,飞机中轴线上方的天线用于探测,左右侧的天线用于接收信号回波。为了对目标方位进行大略的定位,接收器必须手动转向接通左侧或右侧的接收天线,获取信号。

FuG200雷达的发射器(transmitter),其上部左右布置的两个圆柱体为RD12Tf脉冲发射管
FuG 200雷达的发射器原先是洛伦兹公司为研制FuMG 40L高炮炮瞄雷达研制的,但随后就应用到FuG 200雷达上。该发射器改进自DS323发射器。

FuG200雷达发射器上的RD12Tf脉冲发射管,它是洛伦兹公司在1940年研制的,主要用于雷达设备应用
德国空军利用搭载FuG 200的飞机搜索定位盟军护航船队,如Fw200,He111等。另外Hohentwiel雷达还可以辅助进行仪表轰炸(blind bombing),或结合FuG102无线电高度表进行对舰鱼雷攻击。


1楼2012-04-27 15:00回复

    德律风根公司研制的RS394三极管

    FuG 202雷达的信号接收器

    FuG 202雷达操作显示器,共有三个2.5英寸显示器,从左到右依次显示目标的距离、高度及方位信息

    显示屏显示对一目标探测的具体情况:在距离显示屏上粗大的刻线间隔表示为 1km,细小的刻线则为100m,图中显示在5.1km处探测到目标;而方位显示屏上中间光点连线表示基准线,两光点表示距离2km,图中表示的是在本机 右侧5.1km处探测到目标;同样,高度显示屏上刻线显示与方位显示类似,脉冲信号显示在4.5km高处探测到目标

    官方手册上显示的FuG202雷达探测的工作模式,由图可见FuG202最小探测距离至少大于100m
    FuG 202也是夜间战斗机部队第一种大规模采用的机载截击雷达,许多种类的飞机都安装了改型雷达。
    


    4楼2012-04-27 15:27
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      Ju88C-6b夜间战斗机机首特写,可清晰看到FuG202雷达天线及机首航炮

      这架Ju88C-6的FuG 202雷达天线安装方式比较少见,注意其雷达天线顶部的双偶极子为水平布置,而非通常的垂直布置方式

      这便是上文提到的那张照片。照片中的这架BF110G夜间战斗机(2Z + OP 6)在1944年3月15日夜出击,由于无线电故障,飞行员Helmut Treynogga军士长误降入瑞士境内。注意其FuG 202雷达天线是通过固定框架与机首相连

      1944年5月9日,10./NJG3的一架Ju88R-1叛逃到英国,连同其配备的FuG202雷达等电子设备。这架Ju88R-1在英**存至今
      同FuG 212一样,德国人也使用FuG 202辅助FuG 220早期型号在近距离探测方面的不足
      


      5楼2012-04-27 15:31
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        BF110G-4机首中央配备FuG 202用来辅助SN-2b进行近距离探测。这架BF110G-4b/R3属于6./NJG5的王牌, Wilhelm Johnen中尉。在1944年4月27/28日夜的战斗中,Johnen中尉击落一架兰开斯特后由于发动机故障迫降到瑞士境内。

        这架Ju88C-6夜间战斗机使用FuG 202,和SN-2b雷达搭配使用

        FuG 202的一种实验改型, FuG 202 Lichtenstein BC/S 。它通过增添附加天线(注意机翼上的附加天线)将雷达探测角从70° 增加到 120°。
        由于盟军越来越能有效的干扰FuG 202,FuG 202逐渐退出现役,由FuG 212及FuG 220取而代之。
        FuG 212 Lichtenstein C-1
        德律风根公司对FuG 202 Lichtenstein B/C进行了简化改进,这就是FuG 212 Lichtenstein C-1。1943年春,FuG 212投入生产。
        FuG 212性能与FuG202相似,但具有更远的探测距离及更大的探测角,其雷达天线主杆尺寸也更长,系统重量60kg。一开始FuG 212工作频率固定,但1943年8月后其工作频率可通过调节器选择,在420到480 MHz间。FuG 212雷达探测范围200-6000m。由于发现皇家空军可以有效干扰其与FuG202雷达,德国人在1943年11月停止了FuG 212的生产。

        早期型FuG212显示器,三个显示屏分别显示目标的方位、距离及高度信息

        后期型FuG212显示器,注意它只有两个显示屏。由于其方位显示屏(S-Roehre)可显示目标距离信息,因此后期型FuG212取消了距离显示屏

        安装在一架BF110E-1战斗机上进行测试的FuG 212 Lichtenstein C-1雷达

        装有FuG 212 Lichtenstein C-1雷达的BF110G-4夜间战斗机,注意机舱下方的夜间战斗机部队队徽。
        


        6楼2012-04-27 15:38
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          和FuG202一样,FuG212的雷达天线并不是直接与BF110G-4机身相连,它们先连接到固定框架上,再通过框架连接到机首。照片中的这架飞机属于3./NJG6的Mainz Finthen

          Fw189也装上FuG 212 Lichtenstein C-1雷达作为夜间战斗机使用。这架Fw189A隶属于驻东线的NJG100

          这架Ju88P上除了装有FuG212雷达外,机腹还装有双联装MK103 30mm航炮炮舱

          Ta154 V3原型机配备的还是FuG212 Lichtenstein C-1雷达

          Ju188机首特写,其FuG 212雷达天线中间伸出的炮管是MG151 20mm航炮

          装有FuG 212雷达的重武装型Ju388,机首一侧装有2门BK3.7 37mm航炮
          由于早期型SN-2雷达在最小探测距离上缺陷,德国人使用FuG 202或FuG 212辅助SN-2雷达进行探测。

          配有FuG 220和FuG 212组合的He219A-5/R1夜间战斗机
          FuG 212一种改型Lichtenstein C-1 Weitwinkel(Wide-Angle),采用单独的一根天线主杆,探测角增加到120°,但最远探测距离只有2000m。其也用以辅助SN-2b雷达进行近距离探测

          F110G-4b机首Lichtenstein C-1 Weitwinkel雷达天线部分特写

          正在编队飞行的BF110G-4夜间战斗机群,除了标准的SN-2b雷达外,它们均在机首配置了Lichtenstein C-1 Weitwinkel
          这是BF110座舱的照片,在照片顶部依稀可以三个旋钮,那是FuG212 Lichtenstein C-1 Weitwinkel雷达显示器的控制旋钮。照片中的显示控制器为FuG212与FuG220共用的显示器。
          FuG 216 “NEPTUN”

          FuG 216 “NEPTUN”机尾告警/机载截击雷达是由奥贝法芬霍芬航空技术研究所(Flugfunkforschungsinstitut Oberpfaffenhofen,FFO)开发研制,装备在JG300及JG302联队的BF109G-6及Fw190A-6夜间战斗机上。FuG 216分为两个型号:FuG 216 R1,机尾告警雷达,功率1kw,工作频率182MHz,FuG 216 V,机载拦截雷达,功率1.2kw,工作频率125MHz,探测范围500-3500m,天线布置在机翼中部的上下表面上。
          


          7楼2012-04-27 15:46
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            Fw190A-6驾驶舱,可清晰看到左侧FUG216 “NEPTUN”的显示器

            FuG216 “NEPTUN”显示器,可看到其内部结构
            FuG 217 “NEPTUN”
            FuG 217 “NEPTUN”机载截击雷达同样由奥贝法芬霍芬航空技术研究所研制,主要有R2及J2两个型号。R2型的NEPTUN是机尾告警雷达,而J2型则是专为单座夜间战斗机设计的截击雷达。

            FuG217 "NEPTUN"全系统部件图
            FuG217 NEPTU的工作频率为158MHz及187MHz,有效探测范围400-4000m,探测角度120度。其雷达天线为3-4根一组垂直安装在机身中轴线及座舱上下方,机翼中部表面上则为3个一组安装。

            几种典型的FUG 217雷达天线安装位置

            安装FuG 217的BF109G-6夜间战斗机,注意座舱前侧及机翼上的雷达天线。

            2./JG300的Fw190A-6, FUG 217 NEPTUN J雷达天线安装在驾驶舱前后位置
            


            8楼2012-04-27 15:51
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              Fw190机翼上垂直安装的FUG 217雷达天线,注意其机翼的雷达天线布置方式为前3后1。

              Krause中尉与其Fw190A-6座机的合影,中尉旁边的天线便是FuG 217 J2 的天线

              FuG217显示控制面板及其操作按钮
              FuG 218 “NEPTUN”
              FuG 218 “NEPTUN”是由奥贝法芬霍芬航空技术研究所和西门子公司在1944年夏季合作研制,用于取代SN-2雷达。FuG 218衍生于FuG 217,因此也继承了其名称“NEPTUN”,共有4种型号(R3, J3, V/R, G/R)。FuG 218工作频率共6种,分布在158MHz至187MHz之间,其探测范围在120到5000m间。FuG 218与早期型SN-2雷达有相似的X形支架雷达天线,不过尺寸更小。

              Ju88G-6安装的FuG218“海王星(Neptun)”雷达,注意其安装在X形支架上的雷达天线

              7./NJG5所属的Ju88G-6,机首配备的是FuG 218 Neptun V/R

              配备FuG218的Ju88G-6
              FuG 218在1944年底装备部队服役,它也用作护尾雷达使用
              


              9楼2012-04-27 15:55
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                FuG 220 Lichtenstein SN-2
                FuG 220 Lichtenstein SN-2由德律风根公司开发研制,它与FuG 202/212属于并行研制。FuG 220于1943年9月投产列装,装备到BF110G-4b夜间战斗机上。
                早期的FuG220 SN-2雷达的工作频率只能在三个定值间选择:73/82/91HMz不过后期型的工作频率可在37.5-118HMz间可调。SN-2雷达功率2.5kw,探测角达120°,最远探测距离可达8km。
                SN-2雷达天线由四根体积庞大,被称为“鹿角”(Hirschgeweih )的天线组成,每根天线头部都装有两个双偶极子。庞大的雷达天线严重影响了载机的速度,最多使载机降速30英里/小时。

                一名地勤人员坐在Ju88G-6机首上,可以对比显示出其前方安装的SN-2雷达天线尺寸的巨大

                同样与坐在Ju88G-1驾驶舱上的士兵对比,SN-2雷达双偶极子的长度相当于大半个人的身高。这架飞机属于2./NJG 2的Johannes strassner军士,值得一提的是该飞机机鼻上带有实验性质的倾斜安装有一门MG151 20mm航炮。
                FuG220对典型目标的探测发现距离(理论估算值)
                a.例如ME109之类的小型战斗机目标,雷达反射面积σt 1㎡,发现距离<3200m
                b.例如HE111/HE177之类的中型轰炸机,雷达反射面积σt 10㎡,发现距离<5800m
                c.例如B24/Lancaster之类的重型轰炸机,雷达反射面积σt 40㎡,发现距离<8000m
                由于早期型号的SN-2在探测近距离目标时存在盲区(约500m),因此德国人将老式的FuG202/212与SN-2搭配使用,配合其进行近距离探测。
                例如BF110G-4上保留了FuG202/212雷达,用以对距离1150英尺内的目标进行追踪。不过由于只需近距离使用,因此FuG202/212雷达只使用了一根雷达天线而非原来的4根。
                1944年2月,改进后的SN-2雷达将最短探测距离缩小至990英尺(300m),因此可以不必再与FuG202/212雷达配合使用。

                uG 220 Lichtenstein SN-2雷达的原型显示器,左侧的CRT为方位显示屏,右侧则为高度显示屏

                SN-2雷达显示屏工作时的显示情况,红点表示目标在正前方4.5km处;蓝点表示目标在前方右侧5.1km处;黄点则是从7.7km处接收到大量地面回波
                1944年7月, 7./NJG2的一架新型Ju88G-1夜间战斗机由于设备故障迷航误降到英国,使英国人获得了一台完好无损的FuG 220 SN-2雷达。英国人掌握了SN-2雷达的工作参数,可以成功干扰FuG 220 SN-2a/b/c等型号雷达。
                


                11楼2012-04-27 16:03
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                  1944年7月13日,7./NJG2的一名飞行员执行完在北海的巡逻任务返航时,由于误读罗盘方位而误降在英国伍德布里奇(Woodbridge)地 区,英国人不费吹灰之力就获得一架崭新的Ju88G-1夜间战斗机(WNr.712273)以及上面装备的FuG220 SN-2及FuG 227等电子设备

                  这架误降的Ju88G-1经过英军检查测试后,被涂上英军机徽,注意其编号TP190
                  在盟军成功干扰FuG 220 SN-2雷达的某些工作波段后,德国人将SN-2雷达天线顶部垂直安装的双偶极子改为45°安装,这样可优化雷达在盟军未干扰波段的性能。
                  SN-2雷达可划分为a,b,c,d几个型号
                  SN-2a:实验测试型号,雷达天线安装在机翼上;
                  SN-2b:由于近距离探测存在缺陷,因此需要配合FuG202/212雷达使用(还有种划分法并没有包括实验型,而直接将它作为SN-2a型)

                  这架BF110G-4/R3 配备有FuG220 SN-2b与FuG 212 Lichtenstein C-1的组合,飞机机腹还装有双联装MG151 20mm航炮炮舱
                  SN-2c:近距离探测性能得以改进,因此无需再与FuG202/212雷达配合使用

                  这张Ju88G-1机首彩照显示它安装的雷达是SN-2c雷达

                  被英军缴获的Ju88G-1夜间战斗机(WNr.712273)机首方向特写,正是因为它,使得SN-2的参数被英军破解

                  这架He219A-6夜间战斗机安装的是SN-2c雷达,它属于驻文洛基地的1./NJG 1

                  这架BF110G-4的雷达为SN-2c型,这架夜间战斗机还特别加强了机首火力

                  皇家空军博物馆中展示的BF110G-4夜间战斗机实物,注意其机首配备的雷达
                  SN-2d:将雷达天线双偶极子改为45°安装以克服盟军的干扰,部分机型还添加了尾部天线以增添尾部告警功能。增加的尾部天线安装在机尾方向舵下。
                  


                  12楼2012-04-27 16:11
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                    安装在Ju88上进行测试的FuG 228 Lichtenstein SN-3,其天线外形与SN-2十分相似,但其天线上的双偶极子在宽度及厚度上都比SN-2的双偶极子更大
                    FuG 240 “Berlin”
                    FuG 240 “Berlin”是由德律风根公司(Telefunken)开发研制的厘米波机载雷达,于1945年4月投入使用。它是德国最先进的战斗机机载雷达,已具 有了现代雷达的特征。德军将FuG 240装备到最后的主力夜间飞机Ju88G-6上,然而数量很少。至战争结束时,“柏林”雷达只生产了25台(又说30-50台)。

                    FuG 240 “Berlin”雷达

                    成为盟军士兵战利品的FuG 240 的蝶形天线

                    装有Berlin雷达的Ju88G-6夜间战斗机侧视图
                    “柏 林”雷达技术源自从被击落的英军飞机上获得的磁控电子管技术。短工作波长可以使雷达设备紧凑,但具有更大的输出功率及探测距离。“柏林”雷达工作波长 9cm,探测范围500-5000m.,采用一个碟形抛物面天线,雷达设备全部安装在飞机机首木质整流罩内。由于没有外形庞大的雷达天线,这样对飞机速度 等方面影响显著降低

                    NJG4所属的一架安装FuG240的Ju88G-6,它被藏在树林里,注意其木质整流罩

                    被英国缴获的一架安装FuG 240 “ 柏林(Berlin)”雷达的Ju88G-6,机身上已涂上英军机徽
                    


                    15楼2012-04-27 16:32
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                      安装在驾驶舱中的Naxos显示器,其背后就是供后座防御机枪使用的弹链

                      Naxos显示屏特写

                      不同条件情况下Naxos的探测范围
                      “Naxos U”被用于德国海军U艇部队。它工作在S波段(2500-3700MHz,波长9-12厘米),可以探测到盟军机载ASV(Air to Surface Vessel)雷达信号(10cm/3GHz)

                      U艇使用的Naxos系统

                      海军型Naxos系统框图
                      德国空军使用的空军型Naxos型号列表(海军型就暂不列举了):
                      FuG 350 "Naxos 1"
                      FuG 350 R "Naxos R
                      FuG 350 Z "Naxos Z"
                      FuG 350 Za "Naxos Za" 共有65套系统服役。
                      FuG 350 Zb "Naxos Zb" 共有118套系统服役。
                      FuG 350 ZR "Naxos ZR" 只作为原型机。
                      FuG 350 ZX "Naxos ZX"
                      FuG 350 Zc "Naxos Zc" 共有99套系统服役。原计划是到44年8月投入服役125套,44年9月200套,到45年1月服役450套。
                      FuG 350 ZD "Naxos ZD" 只有原型机计划。
                      FuG 350 ZE. "Naxos ZE" 只有一台原型机,是Naxos ZD的升级版。
                      FuG 351 “KORFU Z”
                      FuG351 Korfu被动雷达接收装置还是由德律风根公司研制,Naxos的升级版与FuG350 Naxos相比,其探测距离更远,定位精度更高。Korfu的最远探测距离可达300km。其生产数量很少。

                      注意这架Ju88机身后侧上方安装FuG 351 “KORFU Z”水滴型突起

                      Korfu接收器E351的操作面板
                      以上仅仅是德军曾研制及装备过的部分机载雷达及探测系统,有兴趣的朋友可自行找找其它资料看看。

                      最后再补充一张国外收藏家收藏的德军雷达系列藏品实物,从左到右依次为
                      Naxos FuG350Z 和350Zc;FuG212 Lichtenstein c; FuMO61 (海军版的FuG200); FuG200 Hohentwiel; FuG220 Lichtenstein SN2; FuG216-217-218; FuG202 Lichtenstein b/c 以及 FuG214; FuG224 Berlin
                      转自突击前线的topzjj 65134
                      


                      17楼2012-04-27 16:51
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