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高角度射撃管制システム（HACS）は、1931年からイギリス海軍で採用され、第二次世界大戦中に広く使用されたイギリス製の対空射撃管制システムである。HACSは、既知の高度、方位、速度で飛行する目標の位置に砲弾を命中させるために必要な偏向角を計算した。
HACSは1920年代に初めて提案され、 1930年1月にHACS IがHMS Valiantで海上に出た際に、イギリス海軍（RN）の艦船に登場し始めました。[ 1 ] HACS Iには、ディレクターのトレーニングのための安定化や動力補助はありませんでした。1935年に登場したHACS IIIは、安定化のための機能を備え、油圧駆動で、データ伝送が大幅に改善され、HACS IIIテーブルが導入されました。[ 2 ] [ 3 ] HACS IIIテーブル（コンピュータ）には、最大目標速度を350ノット（650 km/h、400 mph）に引き上げ、連続自動信管予測、偏向スクリーンの形状の改善、ディレクターから受信したデータの安定化を提供するためのジャイロ入力のための機能など、数多くの改良が加えられました。[ 4 ] HACSは制御システムであり、外部砲指揮装置、甲板下の射撃管制コンピュータ、艦の砲の中口径対空砲の間で効果的なデータ伝送ネットワークによって実現された。
目標の方位と高度は、高角度指揮塔(HADT)に設置された一致測距儀であるUD4 高度計/測距儀で直接測定された。進行方向は、双眼鏡のグリッドを目標航空機の胴体に合わせることで測定された。HACS の初期バージョン、Mk. I から IV では、目標速度を直接測定せず、目標の種類に基づいてこの値を推定した。これらの値はすべて、セルシンを介して甲板下の高角度計算位置(HACP)にある HACS に送信された。 [ 5 ] HACS はこれらの値を使用して、視線に沿った見かけ上の目標の動きであるレンジレート(RN 用語ではしばしばレートアロングと呼ばれる) を計算した。これは、レンジレート担当官がその精度を評価できるように、紙のプロットにも印刷された。[ 6 ]
この計算された距離速度はUD4にフィードバックされ、UD4内部のプリズムを動かすモーターを駆動した。すべての測定値が正しければ、この動きによって目標が追跡され、照準器内では目標が静止しているように見える。[ 7 ] [ 8 ]目標が明らかに動いている場合は、UD4オペレーターが距離と高度を調整し、それによって生成された距離速度を更新し、目標の真の速度と方向の推定値を確立できるフィードバックループが作成される。[ 9 ] [ 10 ] HACSはまた、目標の予測方位と高度をディレクタータワーのインジケーターに表示した。または、後の派生型では、[ 11 ] HACSはリモートパワーコントロールによってディレクター全体を動かして、目標が遮られた場合でも目標を追跡し続けることができた。[ 12 ]
グリッドで測定された角度によって、HACS の片側にある偏向表示と呼ばれる大きな円形ディスプレイの表面を金属線が回転した。高度と距離の測定値、および目標速度の推定値によって、光学系がランプをワイヤーの後ろにあるすりガラススクリーンに集光し、これらの測定値に基づいて形状が変化する楕円を表示した。偏向操作員は 2 つの制御を使用して追加のワイヤー指示器を移動させ、回転する金属線が楕円の外縁と交差する交点の上に配置した。[ 13 ]楕円と目標方向の交点は、砲の仰角と照準を計算するための基礎として使用された。楕円法は、機械的な計算をほとんど必要とせず、実質的に目標位置をリアルタイムでモデル化できるため、結果として迅速な解決時間という利点があった。[ 14 ]
HADT は、目標の方向、距離、速度、高度、方位データを HACP に提供し、HACP は方向と信管タイミング命令を砲に送信します。HACP は、コンピュータで生成された距離率と生成された方位を HADT に送り返し、HADT と HACP の間にフィードバック ループを作成します。これにより、目標が直線コースを維持している場合、コンピュータによって生成された射撃管制ソリューションは時間とともに精度が向上します。HADT はまた、結果として生じる砲弾の炸裂の精度を監視し、これらの炸裂を使用して目標の速度と方向の推定を修正し、砲から HADT、そして HACP へと別のフィードバック ループを作成し、目標が直線コースを維持している場合、ソリューションの精度をさらに向上させます。[ 15 ] HACS によって制御されるほとんどの砲には、対空砲弾頭内の時計仕掛けの機構で正しい信管タイミングが設定され、砲弾が目標航空機の近くで爆発する信管設定台座または信管設定トレイがありました。
HACSは無線操縦航空機に対して使用された最初の海軍対空システムであり、1933年にこれらの目標に対する最初の対空撃墜を達成した。[ 16 ] 1936年3月、英国とイタリア間の極度の緊張状態の中、集中的な対空訓練中に、6機のクイーンビー標的が英国海軍地中海艦隊によって破壊された。 [ 17 ]標的ドローンに対する射撃訓練は、高価な標的を破壊する可能性を最小限に抑えるように設計された特殊な砲弾を使用して行われた。[ 18 ] [ 19 ]英国海軍は対空射撃訓練の報道を許可しており、1936年のニュース映画には射撃の映像がある。[ 20 ] 1935年には、英国海軍は夜間にHACS制御の標的航空機射撃の訓練も開始した。[ 21 ]
RN は 1941 年半ばまでに HACS に真のタキメトリー目標運動予測とレーダー測距を迅速に追加しました。RN は専用の FC AA レーダーを採用した最初の海軍でした。しかし、このシステムは、第二次世界大戦時代のすべての機械式 AA 射撃管制システムと同様に、依然として深刻な制限があり、1944 年の高度に進歩した米国海軍(USN) Mk 37 システムでさえ、1 回の撃破につき平均 1,000 発の5 インチ (127 mm)弾薬が必要でした。 [ 22 ] 1940 年に、目標の速度と方向を直接計算できるアナログ コンピュータであるジャイロ レート ユニット(GRU) が HACS システムに追加され、 [ 23 ] HACS はタキメトリーシステムに変換されました。[ 24 ] [ 25 ]また、1940 年に、レーダー測距が HACS に追加されました。[ 26 ] GRUとそれに付随するコンピュータ「ジャイロレートユニットボックス」（GRUB）は、もはや目標が水平直線飛行しているとは想定していなかった。GRU/GRUBは、毎秒最大6度の角速度で目標の速度と位置データを生成でき、これは2,000ヤード（1,800メートル）の距離で時速360ノット（670 km/h、410 mph）で横切る目標を追跡するのに十分であった。[ 27 ]
駆逐艦は、駆逐艦サイズの艦艇に適した優れた両用兵器が不足していたため、その性能が制限されていた。戦争の大部分において、駆逐艦に装備されていた4.7 インチ (119 mm)砲 の最大仰角は 40° であったため、直接攻撃してくる急降下爆撃機と交戦することはできなかったが、他の艦艇をそのような攻撃から守るために「弾幕」や「予測射撃」を行うことはできた。[ 28 ]駆逐艦は HACS を使用せず、代わりにHACS の簡略版である FKC ( Fuze Keeping Clock ) を使用した。 [ 29 ] 1938 年以降、トライバル級以降のすべての新型 RN 駆逐艦には、各主砲に FKC と連続予測信管設定トレイが装備された。[ 30 ]第二次世界大戦中の全海軍の経験から、コンピュータの遅延時間と光学式測距儀の最小射程距離のため、機械式信管を使用する遠隔コンピュータ予測対空システムでは急降下爆撃機をうまく迎撃できないことがわかった。 [ 31 ] [ 32 ] [ 33 ]他の同時代の海軍と同様に、戦前に設計された英国海軍駆逐艦は、急降下爆撃機を迎撃するための短距離速射対空兵器が不足していた。
自動弾幕装置(ABU) は、 283型レーダーを使用した特殊な砲術コンピューターおよびレーダー測距システムでした。これは、本来対空能力を持たない主砲および副砲にコンピューター予測とレーダー対空射撃管制を提供するために開発されました。ABU は、砲に時限信管付き弾薬を事前に装填できるように設計されており、その後、飛来する敵機を追跡し、航空機を追跡するために砲を継続的に照準し、予測された航空機の位置が事前に装填された砲弾の信管範囲に達すると自動的に砲を発射しました。[ 34 ] ABU は、名目上 HACS によって制御される砲にも使用され、限定的な盲目射撃能力を提供しました。[ 35 ] [ 36 ]
1941年5月までに、 HMSフィジー などのイギリス海軍巡洋艦は、GRU /GRUBと精密測距パネルを備えた安定化HACS IVシステムと、14,000ヤードまで±25ヤードの精度を提供するType 279レーダーを使用してドイツ空軍と交戦していた。HMSフィジーはクレタ島の戦いで対空弾薬が尽きて沈没したが、HACS IV誘導4インチ対空砲は数時間にわたってドイツ空軍の攻撃を撃退した。[ 37 ]
1941年5月、HMSプリンス・オブ・ウェールズは、HACS IVGB、完全なレーダー測距システム、および9基の対空関連射撃管制レーダー（4基のタイプ285レーダー（各高角度指揮塔（HADT）に1基ずつ）、4基のタイプ282レーダー（各Mk IV指揮塔に1基ずつ）、および空中および水上目標用の精密測距パネルも備えた長距離タイプ281レーダー警戒空中（WA）レーダー）を搭載して出航した。 [ 38 ]これにより、HMSプリンス・オブ・ウェールズは、当時の海軍高高度対空射撃管制システムの最前線に位置づけられた。1941年8月と9月、HMSプリンス・オブ・ウェールズは、ハルバード作戦中に優れた長距離レーダー誘導対空射撃を実証した。[ 39 ] Z部隊の敗北はHACSの欠点が原因とされることが多いが、日本軍の攻撃規模は航空機の数と性能の点でHACSが想定していた範囲をはるかに超えていた。対空砲火が日本軍爆撃機を阻止できなかったのも、特殊な状況が影響していた。HACSはもともと大西洋の状況を念頭に置いて設計されており、プリンス・オブ・ウェールズのAA FCレーダーはマレー海域の極度の高温多湿で使用不能になり、2ポンド砲の弾薬もひどく劣化していた。[ 40 ]
RNは、1939年9月から1941年3月28日までの間に、敵機に対する艦載対空砲火について以下の主張を行った。：確実な撃墜：234、撃墜の可能性が高い：116、損害請求：134 [ 41 ]
英国海軍は、1939年9月から1942年12月31日までの間に、敵航空機に対する艦載対空砲火について以下の主張を行った。[ 42 ]
HACSは、入手可能になった時点で一般的にType 285を装備したさまざまな指揮塔を使用していた。このメートル波長システムは、6つの八木アンテナを使用して目標までの距離を測定し、「ローブ切り替え」と呼ばれる技術を使用して方位を正確に読み取ることができたが、高度は大まかな推定値しか得られなかった。そのため、空中目標に「ロックオン」することはできず、真のブラインドファイア機能を提供することもできなかった。これは、1944年に米国海軍が英国からの技術移転を使用して高度なレーダーを開発するまで、他のどの海軍もできなかったことである。この状況は、センチメートル波Type 275レーダーを搭載した1944年のHACS Mark VI指揮装置が導入されるまで改善されなかった。もう1つの改善は、リモートパワーコントロール（RPC）の追加であり、これにより対空砲は指揮塔と自動的に連動して、収束射撃を可能にするために必要な方位と仰角の変更を行った。以前は、砲員は指揮塔が砲をどこに向けたいかを示す機械的なポインターに従う必要があった。[ 43 ]
「1940年8月改訂」と記された文書には、HACS ディレクターが船舶に搭載されていると記載されている: [ 44 ]