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【軍事博評】Thomas:從技術與戰術角度了解灣仔未爆彈(技術戰術篇)

AN-M65型1000磅航空炸彈

承上篇,灣仔沙中線地盤出土的三枚炸彈均是AN-M65型,為二戰時美國製造,實重1040磅,戰機投擲用自由落體無制導通用高爆炸彈,稱為航空炸彈或空投炸彈。該航空炸彈其實有100磅、250磅、500磅、1000磅、2000磅等不同重量級別供不同載重的戰機及不同任務需求使用。整個系列的炸彈基本設計幾乎一樣,只是重量大小不同,外形看起來有如孖生兄弟。

AN-M65型1000磅航空炸彈,灣仔沙中線地盤出土的三枚炸彈均是此型。(John Shupek photo copyright © 2009 Skytamer Images)
AN-M64型500磅航空炸彈,2017年1月24日薄扶林道一地盤曾出土一枚。(網絡圖片)

AN-M65型炸彈結構非常簡單,包括前部主體及尾部穩定翼兩部分。主體為一個以大約一吋厚鋼鐵製造的卵形外殼, 內藏595磅高爆炸性黃色炸藥(三硝基甲苯,Trinitrotoluene,簡稱TNT),頭部及尾部各安裝有帶俥葉保險裝置的機械引信。而主體上方有兩個吊環用於戰機彈倉或翼下吊掛,另外還有一條安全索把兩個保險裝置上的俥葉固定。

AN-M65型炸彈以TNT為主炸藥,至今仍大量應用在軍事和工業領域上,由於呈黃色晶體狀,所以俗稱「黃色炸藥」。TNT對於摩擦、震動都十分穩定。即使被槍擊也不易爆炸,因此它需要引信引爆。因此TNT被大量用於軍事用途,只要將裝有TNT的彈藥跟引信分開存放及運輸便能確保自身安全,直至使用前才把引信安裝到彈藥上。

AN-M65型1000磅航空炸彈基本結構(網絡圖片)

 

AN-M65型炸彈的戰備過程如下:首先地勤人員從倉庫取出彈藥和引信,將引信安裝上彈體,同時把安全索扣到保險裝置的俥葉,之後將炸彈吊掛於戰機彈倉或翼下的掛彈扣,再將安全索中央扣環扣於彈倉或翼下的安全扣便完成整個安裝程序,戰機可以隨時起飛作戰。

當戰機飛到目標上空,飛行員按下投彈按鈕打開掛彈扣,炸彈因自身重量以自由落體姿態離開戰機,同時安全索因為中央扣環扣於機上安全扣而拉扯,安全索兩端於拉力作用下跟保險俥葉鬆開完成第一步解鎖。保險俥葉隨後在迎風作用下旋轉,當旋轉圈數達到設定數值(這數值是根據炸彈跟戰機之間的安全距離計算得出) ,引信保險便會解除完成第二步解鎖,引信進入待命模式。當炸彈的前引信外露於彈體前部突出部分接觸到任何物體,或炸彈撞擊目標一刻時的作用力方向跟尾部引信的縱軸一致,而對其中一個引信內活塞形成足夠壓力,引信內的機械裝置受擠壓並引爆內藏少量較TNT敏感的炸藥,從而引爆TNT主藥。

由此可見,航空炸彈要成功引爆需要通過重重解鎖過程,更要帶點運氣希望撞擊目標一刻能成功觸發引信(二次大戰期間德美兩國海軍都曾面對過魚雷彈頭成功撞擊目標而無法起爆的困擾) 。雙重保險機制可說是要是炸不死敵人也不要炸死自己的安全考量。所以,航空炸彈未能起爆於二戰甚是平常,即使到現代亦經常出現。該型航空炸彈未能起爆通常有以下原因:

  1. 各式各樣的生產質量問題及機械固障;
  2. 安全索中央扣沒跟安全扣扣好,投擲時脫扣而未能解除第一重保險;
  3. 投擲時安全索跟俥葉連結太牢固,損壞俥葉或轉軸致其未能轉動,無法解除第二重保險;
  4. 俥葉解鎖轉數設定過大,撞擊目標一刻仍然未解除第二重保險;
  5. 撞擊目標一刻對引信壓力不足,未能觸發引信。

2014年2月於跑馬地及2017年1月於薄扶林出土的炸彈都應該是以上原因造成引爆失敗。雖然引爆失敗並不罕見,但如沙中線地盤出土,同一批或短時間內分批近距離投擲的炸彈多枚同時引爆失敗除了中六合彩頭獎這樣的或然率所能解釋之外想必是另有原因導致失敗率大幅上升,這就需要理解美國海軍艦載機對艦攻擊投彈戰術對成功引爆炸彈機會率的影響。

美軍艦載機對艦船的超低空轟炸戰術 

二次大戰時期的航空轟炸戰術主要有水平轟炸和俯衝轟炸。水平轟炸為最傳統的航空轟炸,簡單來說就是戰機於目標上空成水平飛行,然後把炸彈拋向目標。但因為炸彈的飛行路線受戰機的慣性力、地球引力、空氣阻力及側風的影響,要成功擊中目標非常困難。但更麻煩的是防空火炮及敵軍戰機的欄截迫使轟炸機飛得更高(達數千甚至上萬米高空),導致命中率更低,即使研發出各種投彈計算表又或投彈瞄準器,但因為飛行高度太高而杯水車薪。為求成功炸毀目標,便只好派出更多及生產更大型轟炸機擲下更多炸彈,漸漸發展成一般民眾印象中的數十架轟炸機拋下如雨一般的炸彈的大編隊高空水平轟炸戰術。

二次大戰時期主要航空轟炸戰術,主要包括水平轟炸和俯衝轟炸,而水平轟炸又分為高空和超低空水平轟炸。(網絡圖片)

這樣的高空水平轟炸戰術成本高,風險大,對戰機裝備要求高,如果目標是固定而且面積大,如工廠、船廠船塢、火車站、油庫等,只要炸彈被拋到目標範圍以內就已經成功。但如果是小而甚至會移動的目標如艦船和車輛,高空水平轟炸就幾乎無法命中,因此俯衝轟炸應運而生。

俯衝轟炸戰術就是轟炸機帶著炸彈以55至90度(根據飛機的性能和飛行員的技術而定,美軍多用70度)由高空俯衝而下,直到大約600米高度投下炸彈,飛機之後拉平改出離開。因為炸彈是由低空投擲,由投擲至命中時間短而減低空氣阻力以及側風的影響,而且投下時炸彈姿態跟轟炸機一樣處於55至90度,軌跡不再是拋物線而比較接近直線,因此命中率大幅提高。太平洋戰爭初期日本海軍曾於印度洋對英國海軍作戰中創下80%的驚人命中率

俯衝轟炸戰術就是轟炸機帶著炸彈以50至90度由高空俯衝而下,直到大約600米高度投下炸彈,飛機之後拉平改出離開。(網絡圖片)

然而,俯衝轟炸並不是萬靈丹,其最大缺點就是對戰機性能及飛行員技術要求極高. 因為俯衝轟炸時的劇烈運動,除戰機需要堅固的結構外,還需要特殊裝置來控制戰機的俯衝姿態及拉平改出,否則戰機不能瞄準目標而且會直衝而下機毀人亡,因此俯衝轟炸全都是由專職的俯衝轟炸機執行,例如德軍史圖卡、日本99式及慧星、以及美軍的SB2C。因此,太平洋戰場期間,美國海軍及陸軍航空隊開始加快檢討現有各種轟炸機及能掛載炸彈的新型戰鬥機應如何執行艦船轟炸任務。而當戰事進入1942年末美軍開始反攻時,美軍發現日軍的運輸船團及港口的防空火力均極為微弱,因而陸軍航空隊率先以中型轟炸機對日軍艦船執行只離海面數十米的超低空水平轟炸,以提高命中率,隨後在此基礎上發展出「跳彈戰術」;美國海軍隨後亦無懼日軍的防空火網,艦載轟炸機TBF/TBM紛紛使用超低空水平轟炸,F6F戰鬥機執行轟炸任務時則以超低空小角度俯衝轟炸(低於30度) ,戰術準則和轟炸效果跟超低空水平轟炸基本接近。

一架B-25中型轟炸機正以超低空轟炸戰術空襲維港艦船,最近處為日本2TM型戰時標準油槽船,以其身披2號系列迷彩,估計拍攝時間為1944年末至1945年中。(網絡圖片)

 

TBF/TBM魚雷轟炸機正進行高空水平轟炸。攻擊艦船時為提高命中率,幾乎都採用超低空水平轟炸。(網絡圖片)

 

F6F戰鬥機同樣可掛載炸彈進行對地或艦船攻擊,此繪圖即反映F6F翼下吊掛航空炸彈及火箭彈。F6F對地或艦船攻擊主要為超低空小角度俯衝轟炸,戰術準則和轟炸效果跟超低空水平轟炸基本接近。(網絡圖片)

 

超低空水平轟炸命中率雖然不及俯衝轟炸,但因為對戰機性能及飛行員技術的要求都比較低,能夠執行此戰術的戰機數量非常龐大,而且大多數飛行員只需要進行少量適應性訓練便可執行任務(艦載魚雷轟炸機TBF/TBM的飛行員因為具有魚雷攻擊的超低空飛行技能更無需額外訓練),美軍大約於1943年中後期開始大規模使用此種戰術。

但超低空水平轟炸並非沒有缺點。相對來說,高空水平轟炸投下的炸彈於空中運行時間長,炸彈由離開戰機一刻於尾部穩定翼作用下,由水平漸漸改成彈頭向下的垂直姿態,空中運行時間越長越接近垂直,因此空投炸彈垂直而下便成為一般民眾的印象。而引信在炸彈的強大動能下,接觸目標時形成強大壓力便能輕易觸發。而俯衝轟炸時的炸彈姿態處於55至90度,雖然落下角度比高空水平轟炸的小,但亦已足夠讓目標對引信形成足夠壓力。兩種戰術投下的炸彈雖然可能因前述的各種生產或技術問題造成不發彈,但概率還不會太高。但超低空水平轟炸的炸彈由投下至命中的時間非常短促,其命中目標時的姿態往往還處於小角度。如果命中艦船目標,因船上各種突出物被前部引信碰到而觸發的機會還是比較大,即使觸發率稍低,但比高空水平轟炸命中率高得多,又比俯衝轟炸的投彈量大得多,此消彼長之下超低空水平轟炸仍然是非常有效的戰術。

然而,如果超低空水平轟炸的炸彈並無命中艦船目標而落入海中,結果卻大為不同。一枚高空水平轟炸或俯衝轟炸由數百甚至上萬米空中投到海面時的炸彈速度很高,而海水密度較空氣大而對炸彈形成強大阻力令炸彈減速,因炸彈是大角度或垂直,這個阻力會最先作用於彈頭正面部分包括前引信,並造成的壓力足夠觸發引信。但超低空水平轟炸的炸彈是以小角度接觸海面,接觸時因彈頭設計較圓渾,往往最先接觸於彈頭側面,無法觸發前引信。而尾引信炸彈碰觸海面後,作用力方向跟尾部引信的縱軸形成較大夾角,觸發後引信的機率亦大大減少。

隨後海水會被炸彈的下向動能向下及向外推開而形成空腔,直至海水向空腔回填並向水面衝出形成水柱但壓力已大大減少,所以炸彈接觸海面一刻是引爆的關鍵時刻。由此可見,超低空水平轟炸下未能命中目標的近失彈,引爆失敗的比率相當大。就筆者對兩張第38特混艦隊(下稱TF 38)空襲太古船塢時的照片評估,三枚落海的炸彈中便有兩枚引爆失敗,如果成功爆炸的一枚為俯衝轟炸所投,那由超低空水平轟炸下引爆失敗的比率會更高。

受到TF 38空襲的太古船塢。左下角一枚炸彈於接近水面起爆,爆炸造成碎片打到海面上形成大量小水柱。(網上照片)
受到TF 38空襲的太古船塢。拍攝時間稍後於前一張,炸彈已起爆的位置已回復平靜留下漣漪,而其左右剛好有兩枚炸彈入水形成白色漣漪和水柱,因為超低空轟炸下炸彈的向前動能比較大,因此水柱偏離了漣漪的中心,由此甚至可以判斷出投彈戰機的飛行方向. 由此種偏離了中心而又細小的水柱可以判定引爆失敗。

綜合而論,灣仔的沙中線地盤的三枚未爆彈有可能就是1945年1月15及16日以艦船為主要目標的美國海軍第3艦隊TF 38所派出的戰機所投下,又未擊中目標而落海的近失彈。以當時的投彈密度及已出土炸彈的數量觀之,此處停泊有高價值目標的可能性很高再有未引爆的近失彈出土亦不足為奇因為到目前並未有任何清晰照片可資反映當時灣仔、金鐘一帶的受襲情況,如果該處再多出土數枚未爆彈,甚至可以評估還原當時受炸船隻的大小及位置。另一方面, 隨著基建和樓宇建築工程不斷展開,尤其於戰後填海而成的工地,結合歷史考證研究以作未爆彈對工程進度影響的初步評估亦並非完全沒可能。

作者: Thomas Chan

 

二戰期間美國陸軍航空隊的跳彈轟炸訓練片段。


參考

AN-M65 U.S. Bomb, 1000-LB, General Purpose, Free-fall (https://www.skytamer.com/AN-M65.html)

Dive Bombing (http://divebombingnavy.blogspot.hk)

Naval Ordnance and Gunnery, Volume 2, Chapter 23, Aircraft Fire Control (http://www.eugeneleeslover.com/USNAVY/CHAPTER-23-D.html)

 

【軍事博評】Thomas:從技術與戰術角度了解灣仔未爆彈(歷史篇)

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