防空砲砲彈為何會爆炸？

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近接信管（Proximity Fuze），亦稱近爆引信、近炸引信或近發引信，是一種依據與目標距離而決定引爆的雷管。



近接信管的技術可被應用在火炮炮彈、火箭、水雷或魚雷之上。

第二次世界大戰期間，盟軍發明在炮彈上使用 ◎ 無線電感應 的近接信管，大為提高防空火炮的效力；當時這種引信被稱為「VT」（VT指Variable Time，變時）。





◎ 無線電感應

歷史

在第一次世界大戰以後，各國已開始研究依靠距離起爆的引信。當時英國海軍因為面對越來越強的空中威脅，研究以無線電感應的近接信管來加強防空炮火的效力。

在此以前，一般火炮所使用的信管主要有三類：◎ 撞擊起爆、 ◎ 計時起爆、或 ◎ 高度起爆 。


以 ◎ 撞擊起爆 的炮彈射擊空中目標，必須要炮彈直接擊中目標。但是要擊中體積細小，在高空快速移動的空中目標是一件極之困難的事。只有對付低空低速目標的速射小口徑火炮，才使用撞擊起爆。

大部份的高射炮是使用 ◎ 計時或 ◎ 依高度起爆炮彈。


一般高射炮炮彈爆炸有效殺傷直徑可以達數十米，因此只要炮彈在目標附近爆炸即可。使用 ◎ 高度或 ◎ 計時起爆，需要先準確計算或預測目標的高度，發射前先設定炮彈的起爆時間或高度。若果這設定有錯，炮彈就算準確對正目標，亦會因過早或過遲起爆而無效。因為命中的機會少，使用 ◎ 計時起爆 的對空火炮必須施放大量炮彈，在目標可能經過的地方造成一個彈幕。使用近接信管，則只需將炮彈向目標方向發射；當炮彈接近目標，二者距離低於信管內的設定限度時，炮彈便會自動起爆，這樣將大為提高炮火的效力。


英國在1940年發展出與雷達原理相同的 ◎ 無線電感應 近接信管的原型。美國參戰後，在美國科技及研究局（Office of Scientific Research and Development）之下完成這種被稱為VT信管的設計，並開始大量生產。在二次大戰期間，美國一共生產了大約二千二百萬枚VT。

近接信管被視為盟軍的重要秘密武器，因此在初期一直避免在可能落入敵方手中的情況下使用，一直要到1944年，這限制才被撤銷。近接信管的使用，令美國海軍的防空火力有效度大為增加。據戰後統計，美軍艦載防空火炮的主力，127mm炮使用近接信管時擊落每架敵機平均需要500發炮彈；而使用常規炮彈時則要多四倍，即2000發。

在歐洲戰場上，近接信管是英國在1944年成功阻擋德國V-1火箭攻勢的主要原因之一。擊落V-1火箭防空火炮大部份都配備火控雷達及近接信管這兩種新發明。

除了被用在防空火炮炮彈，VT亦有被用在對地火炮，以及裝置在炸燀及火箭之上。當中對地炮火使用了近接信管後，可以無需觀察員指揮，炮彈自動會在地面上十至七十呎的高度爆炸。

在二次大戰後期,美軍轟炸日本的炸彈亦配有近接信管,能夠在地面或海面以上預設高度準確爆炸,增強殺傷能力。


結構

二次大戰中使用的VT信管，主要結構是使用彈殼為天線。信管內藏真空管無線電波發射器，通電後向外放出180至220兆赫的無線電。當彈體接近反射物體時，部份電波被反射。隨著炮彈與目標距離減少，都卜勒效應使反射電波在發射器的電流內造成200-800赫的低頻訊號。這信號經過過濾及放大。當訊號強度超過一定限度時，便進行起爆。整個裝置要抵受火炮射擊時超過20,000倍地球重力的加速，與及每秒500轉的自旋，同時還必須小得可以安放在炮彈的彈頭之內。






◎ 聲學感應

以聲學感應的近接信管，曾被設計用在導彈火箭之上。二次大戰時德國曾發展利用安裝在火箭上的拾音器，偵出飛機發動機的聲音用以起爆。但是在戰爭結束時仍在設計階段。

現代某些水下武器，包括魚雷、水雷及深水炸彈等，亦會使用聲學感應起爆。




◎ 磁力感應

以磁力感應起爆的近接信管，主要用在水雷及魚雷上。第二次大戰初期，德國首次使用磁力感應的水雷，空投在英國的水道內。在此以前，水雷多為接觸起爆，因此爆炸點接近船隻，往往只造成破洞及入水。以磁力感應起爆的水雷通常會在船隻駛過一半後，在一段距離外爆炸，爆炸的壓力透過水傳至船身，造成更大的破壞。後來英國撿獲一枚錯投在沙灘的磁力起爆水雷，檢驗後得知其結構後，使用消磁等手法令磁力感應水雷失效。




◎ 光學感應

美國在二次大戰中同時亦發展出以光學感應的近接信管，主要用在對空火箭之上。

火箭的頭部為一鏡頭，將前方的光集中至引信內的一個光學電池。當接近目標時，電流改變超過某預設界限便會起爆。當時這種信管只能在白天有太陽光時使用。

現代不少的導彈亦使用了光學感應信管，不過現代的光學感應信管多數發出雷射，當雷射被反射至信管上，便可以得知與目標的距離。與 ◎ 無線電感應 的近接信管相比， ◎ 光學感應 可減少被干擾的可能。




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引信有許多種，如果是大型防空炮彈，甚至可以用帶有氣壓計的電子引信。此外，定時引信是防空炮彈最常使用的類型。在這種情況下，防空炮主要的功能是妨礙敵機，因此只要有多門砲或是設立好一定時間間隔的引信，就能夠在不同的空域高度引爆炮彈

除了近發引信外，定時引信出現更早，三五快炮的AHEAD就靠時間設定，只是更精確

延遲引信多是用於穿透掩體或戰艦裝甲，在內部炸開以達成較高殺傷力。

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