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低高度爆撃照準器マークIII（別名：角速度照準器）は、高度1,000フィート（300メートル）以下を飛行する航空機による攻撃用に設計されたイギリス空軍（RAF）の爆撃照準器である。マークXIV爆撃照準器の構成要素と新しい機械式コンピュータを組み合わせたもので、投下タイミングを計るための独自のソリューションを備えており、適切な瞬間に目標の見かけの動きに一致する動的な表示を反射式照準器に投影する仕組みになっていた。
Mk. IIIは、潜水艦攻撃を目的として沿岸航空隊の航空機向けに設計され、主に同部隊の航空機で使用されました。この役割において、 Uボートの撃沈確率を35%、損傷確率を60%向上させることが判明しました。また、爆撃機部隊では、デ・ハビランド・モスキートに戦術的な役割で使用され、アブロ・ランカスターにも一度だけ搭載されました。戦後も使用され続け、アブロ・シャクルトンには1991年まで、その運用期間を通じて搭載されました。
1941年、爆撃機軍団の作戦研究部（ORS）は、それまでせいぜい中程度の成功しか収めていなかった沿岸航空軍のドイツUボートに対する作戦を調査していた。平均的な爆撃精度と使用されている爆弾を比較した結果、水上Uボートを攻撃するために、より大型の600ポンド（270kg ）爆弾を開発すべきだと提言した。この研究では、航空機は方位角で爆弾を正確に照準できるものの、爆弾を投下する適切なタイミングを判断するのに深刻な問題があることも明らかになった。このことから、この役割に特化した新しい爆撃照準器を開発すべきだと示唆された。[ 1 ]
Mk. III の初期型は 2 つの飛行隊に納入された。1942 年 12 月 16 日に沿岸航空軍の対潜水艦委員会で、イギリス空軍第 59 飛行隊は、3 人の照準者が選ばれ、静止目標への爆撃と、8 ノット (15 km/h、9.2 mph)で移動する目標への爆撃を行ったと報告した。移動目標に投下された 42 発の爆弾の平均射程誤差は18 ヤード (16 m)であった。ある例では、水平攻撃で800 フィート (240 m)から6 ヤード (5.5 m ) の誤差を示し、100フィート (30 m)の接近から引き上げながら400 フィート (120 m)から投下した場合はわずか5ヤード (4.6 m)の誤差であった。航空団司令官GCCバートレットと航法士のパイロットオフィサー・ロングミュアは、この照準器は以前のシステムに比べて大きな進歩であると述べた。[ 1 ]
ORSの責任者であるパトリック・ブラケットも会議に出席していた。彼は、以前の低高度爆撃照準器マークIIは水平飛行時に20ヤード（18メートル）の誤差を生じ、マークXIVも同様であったと報告した。彼は、両方とも電波高度計を追加することで改善できると提案した。しかし、グループの他のメンバーは納得せず、ウィルフレッド・オールトン空軍少将はマークXIVについて「あの装置を信用したことは一度もない」と意見を述べた。[ 2 ]
これらの報告を考慮して、フィリップ・ジュベール空軍元帥はMk. IIIを運用上の必須装備とした。しかし、供給が限られていたためか、ビスケー湾上空で行われる哨戒とは対照的に、大西洋上空での哨戒にのみ使用を限定した。[ 2 ]ビスケー湾上空での攻撃は一般的に夜間に行われ、リーライトの助けを借りて目視で行われた。しかし、1944年1月8日の沿岸航空軍開発部隊の報告書では、ウェリントン爆撃機でリーライトとともにMk. IIIを使用する試みについて報告し、Mk. IIIをすべての航空機に装備し、爆弾はパイロットではなくライト操作員が投下することを提案した。[ 3 ]
射程距離を正確に測定するという問題が、RAFと英国海軍の両方に、魚雷は「海上における船舶に対する最も効果的な兵器であると常に考えられていた」という認識を抱かせた。 [ 4 ]この戦前の考え方は大部分が誤りであることが判明し、魚雷による船団攻撃の度重なる試みはほとんど成果を上げなかった。[ 5 ] 1942年6月11日の海軍省と航空省の合同会議により、作戦改善のための航空魚雷攻撃委員会が設立された。委員会はいくつかの提案を行ったほか、8月にはORSにもこの問題について検討するよう連絡を取った。[ 6 ]
ORSの報告書は1942年12月に提出された。報告書では、魚雷は低高度・低速でしか投下できず、水面への衝突で破損する危険性があることが示された。また、魚雷は水面に入ると潜水する傾向があり、浅瀬で海岸線に沿って航行する船団を攻撃する際にはほとんど役に立たない。しかし何よりも、魚雷は高価であり、主力艦を攻撃する際にはあまり問題にならないが、貨物船に対しては価値がかなり疑わしい。[ 4 ]報告書はさらに、小型船に対しては爆弾の方がはるかに効果的であり、特にマークXIV爆撃照準器が利用可能であればなおさらであると示唆した。[ 7 ] [ 1 ]
数少ない戦時中の事例の一つとして、航空省はORSの助言をすべて受け入れたわけではなかった。ヘンリー・ティザードは1943年1月の書簡で反対意見を述べており、次のように述べている。
私はMark XIV照準器に熱狂し、もっと早く使用できなかったことを残念に思っている一人ですが、あなたのORSは4,000フィートの高さから艦船に対して運用上の価値について少し楽観的すぎるのではないかと思います。[ 8 ]
これは沿岸航空軍におけるストライクウィング戦術の導入と同時期であった。以前は、戦闘機の護衛を受けながら、さまざまな航空機が緩やかなグループに編成されて攻撃を行っていた。ストライクウィングは、同一の高速航空機のグループが単一の部隊として到着し、迅速な攻撃を行い、その後飛び去るという攻撃に基づいていた。これにより、最初に到着したグループが、その地域の対空砲陣地に、間もなく現れる低速の航空機の存在を知らせてしまうという問題が解消されただけでなく、グループが一緒に飛行する際に、防御戦闘機が護衛を提供することもはるかに容易になった。このような攻撃は1942年11月に始まり、すぐに成功を収めた。1943年初頭までに、ストライクウィングへの全面的な転換が進められ、ハンドレー・ページ・ハンプデンなどの低速航空機は運用から外された。[ 8 ]
ストライクウィングの導入により、Mk. III や旧式の爆撃照準器が使用されるようになった。戦争末期、爆撃機軍団は旧式のハンドレー・ページ・ハリファックス爆撃機を沿岸航空軍団に譲渡し、沿岸航空軍団はそれらを Mk. III に再装備して、スカゲラック海峡とカテガット海峡のドイツ艦船に対する長距離攻撃に使用した。Mk. XIV は最終的に沿岸航空軍団によって対艦任務で使用されることはなかった。[ 8 ]
爆撃機司令部はMk. IIIの開発を通じてその存在を認識しており、作戦が低空での戦術攻撃を含むように拡大するにつれて、アーサー・ハリスは1942年10月に爆撃機司令部で使用するために生産を命じた。[ 9 ]
沿岸航空隊が納入の優先権を持ち、爆撃機司令部には少数しか届かなかった。最初のものは1943年5月に到着し、第2グループのダグラス・ボストン爆撃機に搭載された。1944年には、ダムバスターズとして知られる第617飛行隊RAFのアブロ・ランカスターでこの照準器の試験が行われ、1944年後半に低空攻撃を1回実施した。爆撃機司令部に送られたほとんどのものは、第627飛行隊RAF（通常はパスファインダーとして運用）と第8グループRAF（パスファインダー部隊）の少数のデ・ハビランド・モスキート機に搭載された。[ 9 ]
その照準器は戦後も沿岸航空隊に残り、 1991年までアブロ・シャクルトン機の運用期間を通して搭載され続けた。
爆撃照準器の基本概念は、射程、つまり爆弾が航空機から投下された後に前方に移動する距離を決定することです。第二次世界大戦の航空機の場合のように、比較的低速で投下された場合、爆弾が航空機から離れるときに爆弾に作用する主な力は重力です。重力だけが作用すると、爆弾は下向きに加速され、これが航空機の動きによって与えられる初期の前方速度に加わると、軌道は放物線になります。この軌道は抗力によって修正され、時間の経過とともに初期の前方速度が低下し、軌道がより垂直になります。さらに、風は爆弾が落下する際に移動させる可能性がありますが、流線型の形状と高密度のため、これは比較的小さな影響になります。[ 10 ]
高度20,000フィート（6,100メートル）から投下される爆弾の典型的な例では、射程は約7,500フィート（2,300メートル）になります。[ 11 ]単純な三角法によって射程角、つまり爆撃機が正しい射程距離にあるときに目標が見える角度が明らかになります。
この角度は爆撃機の下の垂直線の前方で測定され、20度は爆撃機のすぐ前方です。当時の一般的な爆撃照準器は、その角度に設定された何らかのアイアンサイトまたは反射式照準器で構成されていました。目標は接近中は航空機よりかなり下にあったため、通常は爆撃手だけがそれを見ることができました。爆撃照準器の前方に伸びる線に沿って見て、爆撃機が目標の上を通過するかどうかを確認し、通過しない場合はパイロットに修正を指示しました。照準が合ったら、目標が十字線の水平線を通過するのを待ってから、投下しました。[ 10 ]
投下後の風の影響は小さいものの、飛行中の航空機に対する風の影響は小さいとは言えません。典型的な爆撃高度では風はかなり強く、時速40マイル（64 km/h）の風が吹くことも珍しくありませんでした。航空機の通常の速度である時速200マイル（320 km/h）と比較すると、これは爆弾を投下する際の航空機の全速度の20%に相当します。この風を測定するには、爆撃照準器を通して地上の物体を見て、この動きを相殺するために必要な飛行角度を計算します。高高度爆撃照準器は、一般的に設計の複雑さのかなりの部分を風の影響を考慮することに費やしていました。[ 10 ]
戦前の時期には、爆撃手が照準器を通して照準を合わせようとした際に、照準器が地面と水平になっていないことが大きな誤差の原因であることが判明した。これは特に爆撃開始時に問題となった。パイロットは航空機を正しい進入経路に向けるために機体を傾けるが、その間、爆撃照準器は目標を指しなくなってしまう。爆撃手は旋回が完了し、航空機が再び水平になるまで待ってからでないと、新しい進入経路が正しいかどうかを確認できなかった。このため、爆撃機が旋回する際に照準器をロール軸で適切に水平に保つための、今日では慣性プラットフォームとしてよく知られている単純な安定装置が導入され、これらの遅延が解消された。[ 10 ]
同じ爆弾を高度1,000フィート（300メートル）の低空を飛行する航空機から投下する場合、射程も約1,000フィートになります。[ 11 ]これは、投下瞬間に目標が約45度の角度にあり、接近中は航空機のかなり前方にあることを意味します。高高度の場合とは対照的に、パイロットは接近のほとんどの間、目標を視認でき、投下直前にわずかに降下または滑空を開始して機首を上げれば、接近の全期間にわたって目標を視認できます。これにより、初期接近中に飛行経路を調整するために爆撃照準器が不要になるため、ロール安定化は不要になります。代わりに、パイロットが投下直前に機首を上げるため、照準器はピッチ方向に安定化する必要があります。[ 12 ]
さらに、低高度では風が弱くなる傾向があり、攻撃機は一般的に高速で飛行するため、風の影響は相対的にかなり小さくなります。また、パイロットは爆撃照準器の助けを借りずに、横風を視覚的に容易に調整できます。このため、低高度爆撃照準器は、同じような風向補正の複雑さを必要とせず、ほとんどの場合、それを完全に無視できます。これは、入力が速度と高度のみである低高度照準器の場合に当てはまりました。[ 13 ]
高高度と低高度の場合のもう1つの大きな違いは、投下タイミングです。高高度の場合、目標は航空機のはるか下方にあり、真後ろに移動しているように見えます。通常は単純な十字線だけで十分で、射程角度を照準器にダイヤルし、爆弾照準手は水平線を通過したときに爆弾を投下します。目標は一定の速度で比較的ゆっくりと移動するため、正確なタイミングを達成することは難しくありません。[ 12 ]
低高度では、このアプローチはうまく機能しません。低高度から目標に接近すると、最初は目標が全く動いていないように見え、ただ大きくなっていくだけです。接近が進むにつれて、目標は下降し始め、通常はこの期間に爆弾を投下する必要があります。航空機が目標の上空を通過し始めると、目標が大きく後退し始めますが、その時点では爆弾を投下するには遅すぎます。つまり、爆撃手は、目標が照準器内でゆっくりと動いているだけで加速しているときに爆弾を投下しなければならず、適切なタイミングが大きな問題となります。これは些細な問題ではありません。時速 350 マイル (560 km/h)、または秒速500 フィート (150 m)で飛行する軽爆撃機では、爆弾を致命的な射程 50 フィート(15 m)内に投下するには、1 / 10秒未満の精度が必要です。[ 14 ]
車から見た道路脇の電柱の列の見かけの動きを考えてみましょう。遠くから見ると、電柱は動いていないように見えますが、車が近づくにつれて大きくなります。近づくと、電柱は車から離れて横方向に動き始めるように見えます。電柱の角速度は、車からの距離、車の速度、道路と電柱の間の距離の関数です。したがって、特定の角速度は距離に直接対応します。航空機の場合、電柱の1つが目標を表し、車の速度は航空機の対気速度、道路と電柱の間の距離は航空機の高度を表します。[ 15 ]
低高度照準器はこの角速度の原理を利用して投下時間を計測した。[ 9 ]航空機の高度と使用する爆弾の種類を用いて爆弾が地上に到達するまでの時間を計算し、それを対気速度で乗算すると射程が算出された。弾道計算はこれ以上複雑にする必要はなく、抗力が重要になるほどの時間的余裕がなかった。この計算の微分は、爆撃機の高度と速度から見たその射程における物体の角速度を示す。操作を簡略化するため、これらすべては単純な機械式コンピュータで実行された。[ 13 ]
コンピュータは、この角速度をその角速度で下向きに移動する一連の線として表示するディスプレイに接続されていた。目標が最初に視界に入ったとき、垂直方向の速度は小さいため、線は目標よりも速く画面を下向きに移動していた。航空機が近づくにつれて、目標は画面を下向きに移動する速度が増し始めた。両者の速度が等しくなった瞬間に爆弾が投下された。[ 9 ]
Mk. IIIは、Mk. XIVの多くの部品と基本的なレイアウトを流用した。Mk. XIVと同様に、Mk. IIIは射程角を計算するコンピュータと、爆撃手のためにそれを表示する照準ヘッドという2つの独立した部品で構成されていた。照準ヘッドは機体前部の爆撃手用窓に設置されていた。独立したコンピュータ筐体は胴体の左側に配置され、2つのユニットは電気ケーブルで接続されていた。
この照準ヘッド機構全体は、Mk. XIV と同じベースに取り付けられており、照準器の左側にある 2 本の垂直金属棒に固定する標準化された取り付けシステムが採用されていました。このシステムは元々コース設定爆撃照準器用に設計されたもので、Mk. XIV に再利用され、現在は Mk. III にも使用されています。取り付けベースには、照準ヘッド全体を左右に回転させるシステムも残されており、爆撃手はこれを使って垂直線を目標の中心に合わせ、横方向のずれに気づいた場合はパイロットに必要な修正を指示していました。Mk. XIV とは異なり、この動作は動力を使わずに行われました。コンピューターは Mk. XIV のものよりはるかに小型でしたが、航空機の同じ取り付け金具に固定することができました。これにより、Mk. III と Mk. XIV を現場で簡単に交換することができました。
Mk. IIIのコンピューターには、対気速度と高度の2つの入力しかありませんでした。どちらも、長方形の筐体の両端に配置された大きなダイヤルで設定しました。筐体の上部はプレキシガラス製の窓になっており、計算結果が表示されました。
高度ホイールは計算機の本体に接続されており、爆弾が地表に到達するまでの時間を示す目盛りが刻まれた大きな金属製の円筒が本体に取り付けられていた。操作者は、ケースの両端にある固定ポインターに対して円筒を回転させることで値を選択する。対気速度ホイールは、円筒の長軸に沿って別のポインターを前後に動かすネジに接続されていた。ポインターの先端は、円筒の目盛りと照らし合わせて読み取れるように位置付けられていた。円筒には、異なる種類の爆弾の弾道と、グループまたはスティックとして投下される爆弾の数を考慮するために、複数の目盛りが刻まれていた。
シリンダーは、設定に応じて電流が変化する電気機構にも接続されていた。この電流は照準ヘッドのモーターに供給された。モーターは、コンピューターからの出力に応じて一定の速度で回転するように調整されていた。モーターは、投影システムの前に配置された、線が刻まれたリングを回転させた。機構全体は、照準ヘッドの左側にある大きな三角形のケースに収められていた。これが、Mk. XIVとの主な機械的な違いであり、Mk. XIVにはこの投影装置がなかった。
照準線は、照準ヘッドの最前面にある大きな長方形のガラス板に投影された。このガラス板のすぐ後ろには、Mk. XIVの主反射式照準器である2枚目のガラス板があった。これは左側の投影器ハウジングに接続されており、Mk. XIVのスペリー人工水平儀に連動していたが、回転することで、回転ではなくピッチ方向の安定性が保たれていた。Mk. XIVから引き継がれたガラス板左側のハンドルにより、爆撃手はこれを上下に回転させて目標をカバーできた。
Mk. III を戦闘で使用するのは非常に簡単だった。接近中、爆撃手は機体の速度と高度をダイヤルで調整する。接近中に速度と高度は変化するが、ほとんどの場合、その変化は無視できるほど小さい。この時点で、移動線がディスプレイに表示される。最初は目標が機体のかなり前方にあるため、爆撃手はハンドルを使って反射式照準器を上向きに回転させる。次に、回転式ベースプレートを使って線を左右に動かし、目標をカバーするように調整する。その際、目標のずれや動きを補正するために必要な修正を声に出して伝える。
航空機が目標に近づくにつれて垂直角度が増加するため、爆撃手は照準器を徐々に下方に回転させることでこれを補正する。通常、目標が 航空機より約45度下になった時点で投下が開始されるため、この調整は1、2回で済む。ある時点で、線と目標の動きが等しくなり、爆撃照準器の右側に配置された時限投下システムに接続された柔軟なケーブルの先端にあるボタンを押すことで爆弾が投下される。
