1938年,美国海军研究实验室(Naval Research Laboratory, 下简称NRL)在经过数年的技术研究之后,完成了XAF试验雷达的制造。而早在当年二月末,NRL就已经决定将新型试验雷达装置在美国海军的其中一艘大型战舰上进行测试。XAF在200兆赫(波长1.5米)上工作,功率15千瓦,使用大约17英尺(约5.2米)见方的天线。1938年12月,XAF被装置在纽约号战列舰(BB-34)上,在海上进行了三个月的每日20小时工作测试,在XAF对于对空探测、导航和舰炮射击上的作用进行了试验。结果证明XAF的性能和可靠性优秀,超过了海军的期望。XAF可以在100海里(约185千米)上探测到飞机,在15海里(约27.8千米)上探测到水面舰船。另外,XAF可以在舰炮炮弹发射时追踪其飞行轨迹与预测落点。
(资料图)
XAF的优异性能让美国海军深受鼓舞,他们计划量产XAF并列装于海军的主力舰上。1939年10月,在对美利坚无线电公司(Radio Corporation of America, 下简称RCA)的技术人员进行数个月的培训后,美国海军与RCA签订了一份合同,让RCA制造6台XAF的量产型号。舰船局将新雷达的型号名定为CXAM(C与X为NRL的专用前缀,A代表对空搜索,M代表无线电收发两用)。
RCA没有对NRL的设计进行任何过多的修改。CXAM使用一台17×18英尺(约5.2米×约5.5米)尺寸的方形天线收发无线电波。天线为了获取高度数据设计为可以上下俯仰,但是CXAM产生的14°×70°波束实在太宽而使得这一功能几乎无用。CXAM在P波段(波长1.5米)上工作,发射功率15千瓦,频率200MHz。搜索频率为5rpm。误差精度和区分精度大约在300码(约274.3米)至400码(约365.8米),±3°之间。显示器为A屏(“A” scope)。
美国海军所测试的探测能力如下:巡洋舰以上大小的水面目标16海里;驱逐舰大小的水面目标12海里;单架在10000英尺上飞行的PBY飞行艇70海里;同样高度上飞行的战斗机大小目标50海里。
整套系统的重量为5000磅(约2268千克),其中天线部分为1200磅(约544千克)。CXAM的重量和尺寸导致其只能被装置在重巡洋舰以上大小的大型舰船上。
RCA所制造的第一批6台CXAM在1940年5月完成交货。这6台CXAM分别装置在了6艘舰船上:加利福尼亚级战列舰加利福尼亚号(BB-44);约克城级航空母舰约克城号(CV-5);彭萨科拉级重巡洋舰彭萨科拉号(CA-24);北安普顿级重巡洋舰北安普顿号(CA-26)、切斯特号(CA-27)、芝加哥号(CA-29)。加利福尼亚号的CXAM在珍珠港袭击之后被拆卸,在1942年中被装置在了大黄蜂号航空母舰(CV-8)上。北安普顿号的CXAM在1942年4月之前被CXAM-1取代。约克城号、大黄蜂号和芝加哥号上的CXAM与舰同沉。彭萨科拉号与切斯特号的CXAM在1942年末被鱼雷击伤时被震荡损坏,之后在1943年以SK(CXFA)取代被损坏的CXAM。芝加哥号的CXAM是最后一台仍在使用的CXAM。
1941年末,RCA应要求另外制造了14台经过修改的CXAM,新型号名为CXAM-1。CXAM-1取消了CXAM的上下俯仰功能,并且改进了驱动天线旋转的电机。CXAM-1 的误差精度被改善至200码(约182.8米)。这14台CXAM-1装置在了以下舰船上:列克星敦级航空母舰列克星敦号(CV-2)、萨拉托加号(CV-3);游骑兵号航空母舰(CV-4);约克城级航空母舰进取号(CV-6);胡蜂号航空母舰(CV-7);纽约级战列舰德克萨斯号(BB-35);宾夕法尼亚级战列舰宾夕法尼亚号(BB-38);科罗拉多级战列舰西弗吉尼亚号(BB-48);北卡罗莱纳级战列舰北卡罗来纳号(BB-55)、华盛顿号(BB-56);奥马哈级轻巡洋舰辛辛那提号(CL-6);柯蒂斯级水上飞机母舰柯蒂斯号(AV-4)、阿尔伯马尔号(AV-5)。
在SC,SC-2与SK列装之后,CXAM-1被完全取代。
1941年5月28日,约克城号的舰长艾利奥特·巴克马斯特上校在约克城号接受CXAM后5个月,报告称CXAM的对空探测能力有100英里(约161千米),并提出海军应当为海军飞机装备电子识别设备,并在航空母舰上增设单独的完备设施用于追踪和估算所有雷达接触的轨迹的建议。这两项建议最后为美国海军的敌我识别设备(IFF)和战斗情报中心(CIC)打下了基础。除此之外,CXAM在战时为美国海军立下了汗马功劳,珊瑚海海战、中途岛海战、以及在南太平洋的一系列海空战中,CXAM都发挥了自己强大的性能,成为了美国海军的电子“鹰眼”。
CXAM作为美国海军的第一种列装雷达,成为了美国海军雷达技术的奠基者,并为美国海军提供了宝贵的雷达运用方法上的经验。除了上述巴克马斯特上校在运用方法上所提供的重要建议之外,在CXAM上所积累的经验让美国海军看向了小型化雷达(如SA、SC),并为大型雷达的进一步发展提供了宝贵的经验和教训。1943年,以SC-2为基础的SK继承了CXAM的大型天线,并提供了更加强力的探测性能,使其成为了美国海军快速航母特遣舰队用以对抗日本攻击机群的第二代电子“鹰眼”。甚至到了战后,在SR、SPS-6与SPS-12等新型雷达上,仍然可以看见CXAM的影子。
参考资料:
诺曼·弗里德曼《海军雷达》
《武装与发明-海军雷达的起步》(https://www.usni.org/magazines/naval-history-magazine/2013/july/armaments-and-innovations-launch-navy-radar)
https://www.patriotspoint.org/news-and-events/cxam-radar-on-yorktown-cv-5-leads-to-iff-and-cic/