运用运筹学规划反潜作战
运筹学的发轫可以追溯到一战前英国开展的作战运用研究和实践,二战爆发后,其快速发展并走向成熟。运筹学的英文名称是“Operational Research”,其实质是将数学方法和统计技术运用于作战运用研究领域。运筹学家依据原始作战数据,如地理、气象数据、作战图表数据等,借助数学模型,综合运用数学分析和统计评估等方法、手段,考察作战数据与作战结果之间的相互关系,量化其对作战结果产生的影响,从而找出提升武器装备作战效能、效率,以及改进武器装备战技性能的途径与方式。
1942年年初,英国海军运筹学专家团队,依据1941年在北大西洋攻击潜艇的数据资料,经统计分析评估,得出结论:德军潜艇发现黑色涂层的“惠特利”巡逻机,要比发现白色涂层的同型号飞机早12秒。因为白色涂层易融于天空背景之中,不易被潜艇发现。英军将“惠特利”巡逻机全改为白色涂层之后,击沉潜艇与发现潜艇数之比,很快提升了近三分之一。
1942年5月初,美国海军反潜战运筹学专家团队发布了一份反潜战评估报告:一艘装备雷达的驱逐舰,每小时可以搜索75平方英里(约194平方千米)海面;一架装备米波雷达的巡逻机,每小时可以搜索1000平方英里(约2590平方千米)海面;一架装备微波雷达的巡逻机,每小时可以搜索3000平方英里(约7770平方千米)海面。显然,盟军要想击败德军的潜艇战、赢得大西洋上的控制权,关键是要赢得大西洋上的空中优势,而要赢得大西洋上的空中优势,微波雷达至关重要,不可或缺。这为美军组建专门的海上搜索、攻击分遣队的工作重点指明了方向。
1942年5月20日,在弗吉尼亚兰利空军基地,美国陆军航空队组建了海上反潜搜索、攻击研发部,由杜兰上校领导。研发部首先论证了在B-18轰炸机上加装微波雷达的可行性。在B-18轰炸机上完成设计、加装和飞行试验工作后,杜兰将“搜救Ⅰ”型和“搜救Ⅱ”型飞机与加装了微波雷达的B-18轰炸机搭配在一起,组建了美军第一个海上反潜搜索、攻击分遣队。杜兰领导的部门除了担负组建反潜搜索、攻击分遣队的任务,还担负了编写战斗条令和培训机组人员等任务。
起初,海上反潜搜索、攻击分遣队的表现并不尽人意。在1942年执行的209次反潜作战任务中,共升空巡逻飞行1274小时,仅搜索到18艘潜艇,被击沉的潜艇只有4艘。经研究分析,美军找到了原因:一是加装的雷达设备布局不够合理,雷达操纵员和投弹手之间难以协调。雷达显示器置于机舱,雷达操纵员发现目标后,须通过机内电话告诉位于机头下方的投弹员,才能完成目标引导和投弹任务。二是飞机巡逻高度规划不尽合理。由于飞得太高,不利于投弹员发现海上目标及投弹,尤其是在夜晚,投弹命中精度更难保证。三是飞机续航时间短,飞机难以持续保持对潜艇施压。为此,首先对机上雷达设备的布局进行了优化,在机头下方,专门为投弹员引接了一个雷达显示器,使投弹员可以根据雷达操纵员在画面上的指示,同步进行搜索和发现目标。其次,优化巡逻高度,提高投弹的命中概率。再次,提升反潜飞机的续航能力。美军在1942年8月,已经规划为250架B-24“解放者”远程轰炸机加装SCR-517微波雷达,专门用于反潜作战。
现在把目光转回大西洋彼岸。在大西洋战役初期,英国就设法在一些护航舰和飞机上紧急加装“马克Ⅰ”型空对舰雷达,也就是博文团队研发的科研样机的工程化产品,以加强英军在比斯开湾海区的反潜作战能力。比斯开湾是法国西南与西班牙以北相拥的一片大西洋水域,它是德军潜艇进出法国西部基地的必经海区,自然成为英军反潜作战的重要战场。自1941年始,英军虽不断加强对比斯开湾的空中巡逻,但是,并未对德军潜艇构成太大的威胁。究其原因:“马克Ⅰ”型空对舰雷达的探测距离有限,抗海杂波干扰的能力很弱。白天,在能见度良好的情况下,德军潜艇指挥塔上瞭望兵的目视距离与雷达探测距离相当,甚至超过雷达的探测距离。夜晚,在飞临目标上空后,因受海杂波的影响,只能依靠飞行员目视发现和跟踪在海面高速航行的潜艇,实战效能并不理想。
1941年年初,在“马克Ⅰ”型空对舰雷达的基础上,英国研发出“马克Ⅱ”型空对舰雷达,并陆续加装到护航舰只和300多架飞机上。该型雷达的战术技术指标得到改进,其工作波长为1.5米,在1500至3000英尺(约457至914米)的高度上,对浮出水面潜艇的发现距离提高到8海里(约15千米)。由于增加了自动旋转机构,雷达天线的搜索范围扩大,进一步提升了发现潜艇的概率。通常,“马克Ⅱ”型空对舰雷达可以将巡逻飞机引导到距离潜艇不小于1英里(约1.6千米)的位置,再靠近,雷达显示器上的潜艇回波就会被海杂波所淹没。白天,到达1.6千米的距离后,可以转而依靠飞行员目视搜索;夜晚,到达1.6千米的距离后,则使用“利”型探照灯。该探照灯安装在巡逻飞机的机腹,由机上投弹手操控,当雷达将巡逻飞机引到距潜艇最小距离时,投弹手突然打开“利”型探照灯,可以一举捕获已来不及下潜的潜艇。随着“马克Ⅱ”型空对舰雷达及“利”型探照灯的投入使用,海上反潜作战形势发生了有利于同盟国的积极变化。