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“前进”导航系统的前世今生
为了在夜间实现对轰炸机的引导，纳粹空军先后启用了“拐腿”、“X-装置”和“Y-装置”等无线电波束导航系统。虽然三者的工作原理不尽相同，但都需要依靠一条波束笔直地指向目标，轰炸机必须沿着这条波束飞行，才能到达目的地。在轰炸机部队起飞之前数小时，导航台就需要向目标发射波束并进行校准。这些导航波束往往能够被英军监听部队侦收到，英国人可以由此准确地推测出当晚德军要空袭的城市，提前做好防空准备。如果派出战斗机在波束入射方向拦截，也可以收到奇效。
而英国的无线电导航系统采用了新的思路。20世纪30年代，雷达技术的发展令一种新的引导手段得以实现，这种导航方式无需借助定向的无线电波束，而是依靠两部雷达同时对飞机测距，继而通过三角函数求出飞机与两雷达站的相对位置。
1937年，英国雷达专家罗伯特.J.迪皮将这一概念应用到一种夜间盲降系统中。迪皮博士将发射机设于机场跑道中心的延长线上，在距离跑道中心线左右两侧16千米处各设置一副发射天线，这样就可以让信号同时从两侧发射出去，飞机上装有一部接收机，收到的两个信号在示波器上形成两个波峰，如果左侧信号形成的波峰靠前，就说明飞机航向偏左，需要向右修正，反之亦然；如果两个波峰的位置一致，就说明此时飞机已处于跑道的中心线上。这是个不错的主意，但当时的英国空军仍然以白天活动为主，所以对这种新型盲降系统并没有迫切需求。况且出于国土防空的急需，雷达的研制工作相对于其它一切电子设备具有绝对的优先权，迪皮的心血似乎是白费了。
1939年，皇家空军轰炸机部队在赫尔果兰湾空战中遭遇到纳粹空军的强力拦截。惨重的损失令英国空军猛然意识到，在敌人强大的防空火力与战斗机部队摆成的擂台前，轰炸机这位选手的“抗击打能力”远没有之前想象的那么强，所以不得不放弃昼间轰炸行动，转为夜袭，夜间盲降系统也因此一下子有了市场。然而，胸怀祖国放眼世界大战的迪皮博士并未止步于此，他清楚地看到，德国轰炸机部队已经开始装备无线电导航装置，而他们的英国同行仍在采用复古的“天文导航”方式。在大航海时代，手持六分仪仰望星空的前辈们曾带着米字旗开疆扩土，可是20世纪都过去小一半了，大英帝国的卫士们还拿六分仪和罗盘作为核心导航手段，怎么都有点说不过去。于是，迪皮博士在盲降系统概念的基础上继续深入改进。1940年6月，他为英国空军打造了一款全新的无线电导航系统。
在迪皮的盲降系统中，机场跑道其实就是导航的目的地，飞机实际上在沿着一条看不见的参考线飞行，也就是左右两侧信号时间差为0的跑道中心延长线。事实上，我们还可以定位无数条可资利用的参考线，如果飞机沿着左右信号时间差为 1微秒、 2微秒、-1微秒、-2微秒等参考线飞行，就能够被引导至机场左侧或右侧一定距离的地方。除了时差为0的参考线为直线外，其它均为双曲线，所以这种导航概念被称为“双曲线导航”。
为了保证导航信号尽可能覆盖更广的地域，并保持较高的精度，需要拉大发射台的间距，继续使用原系统单一馈源双发射天线的方法是不现实的。由于双曲线导航是靠接收不同信号的时间差来确定方位的，所以多个发射台必须同步发出信号。迪皮的新型导航系统采用了无线同步控制的方法，以4台发射机为一组，其中一个居中设置，作为“主站”，其余3个发射机以120度的夹角设置在距主站约130千米处，作为“从站”。工作中，“主站”以每秒150次的频率发射“触发”信号，“从站”接到这些信号后，发射出真正用于导航的测距脉冲，然后等待“主站”的下一次“触发”。使用这种方法，实现了3个发射台同步发射导航信号的目的。从原理上说，“主站”只需要触发两个“从站”就可以实现导航了，而第三个“从站”的冗余设置一方面出于备份考虑，另一方面可以对信号质量进行实时监测。
来自不同发射台导航信号的时间差参考线在空间上相互交叉，编织成了一张纵横交错的“栅网”，飞行员只需要在导航图上查询到相应的时间差，就可以沿着某条双曲线飞往目标。1940年6月，迪皮博士用“栅网”（Grid）的首字母“G”为该系统命名，一个月后，出于安全考虑，将其改名为“前进”（GEE），而一系列发射台被称为“前进链”。
初涉战场铸大错
战争初期，英国空军并没有对空袭目标进行真正意义上的毁伤效果判定，他们所做的仅仅是指定目标，派出轰炸机，投弹，再返航。1940年末，来自德占区的许多观察员都报告有大量炸弹偏离了实际目标，有的甚至落在目标80千米开外。英国战时内阁的一名文职人员戴维·本苏珊-巴特在对633幅目标照片进行判定后，提交了让空军轰炸机司令部大为震惊的《巴特报告》。报告称，能够飞抵目标8千米范围内的轰炸机仅有三分之一，而能够投在同一范围内的炸弹仅有5%。
由此可见，皇家空军多么需要一种可靠的无线电导航系统，“前进”大显身手的时候来了。
“前进”系统于1940年7月进行了初步试验，对于在3 000米高度飞行的飞机，其有效距离至少达到了480千米，同年10月，当试验高度降至1 500米时，“前进”的有效距离仍然可以达到180千米。由于“前进”工作在20～85兆赫兹的频率上，无法被电离层反射，所以其有效距离受到地球曲率的影响，飞行高度越高，能收到信号的距离自然就越远，而“前进”发射功率达300千瓦的导航台，为远程导航提供了强有力的支撑。
1940年底，“前进”的覆盖范围超越了英国本土，延伸至纳粹铁蹄下的欧洲大陆。由于设备和受过相关训练的空勤人员都十分稀缺，所以英国空军也计划参照德国第100轰炸机大队的经验，采用由装有“前进”装置的精英飞行部队为其它轰炸机领航的战术。第一批“前进”原型机被安装在了皇家空军第115中队的几架“惠灵顿”轰炸机上，部署在英格兰东部的诺福克。 1941年5月15日，“前进”原型机进行了入役后的首次试验，在3 000米高度时的有效接收距离达到了640千米，可以满足对鲁尔工业区、科隆、不莱梅等德国中西部城市的导航，也远远超出了德国同期导航波束的有效距离。同年8月11日夜，两架装有“前进”导航仪的轰炸机执行了空袭鲁尔区的任务。飞行员仅靠“前进”装置提供的坐标就完成了投弹，而且“精确度难以置信”。从理论上来说，“前进”的精度和距离的平方成正比，近距离的精度可以达到150～200米，在德国上空的精度约在1 600米左右。
看到这里，读者也许会认为“前进”导航系统的发展顺利得出奇，基本上没有遇到技术上或政策上的阻碍，如果不出什么意外的话，很快就能大批量装备部队。英国人当时也是这样想的，然而仅仅一天之后，意外就发生了。
1941年8月12日夜，第115中队又派出两架装有“前进”的“惠灵顿”轰炸机对汉诺威进行空袭。但是，当第二天的黎明到来时，其中一架飞机未能返回基地。
来而不往非礼也，历史仿佛和英国人开了一个巨大的玩笑。一年以前，英国不正是从被击落的德军轰炸机上发现了同样处于试验阶段的导航波束接收装置，并在敌人大规模使用波束之前拿出对抗手段，最终获得了战场主动权吗？而这一次，英国人犯下了和德国人如出一辙的错误。
英国空军立即召开会议，讨论“前进”落入敌手的可能性，他们开始脑补这样的画面：纳粹士兵在“惠灵顿”轰炸机的残骸中发现了这个特殊的设备，德国的电子专家使出浑身解数妄图揭开其中的秘密；他们提审被俘的英国空勤人员，只为获得与这一设备相关的只言片语；他们也可以从设备的标签上推测其性质和用途；他们还有可能早就监听到了“前进”导航信号，甚至拍摄到了发射台的照片，只等英国轰炸机将实物“送上门来”。
天才学者和他的连环圈套
不管怎样，“前进”导航系统的境外试验被勒令停止了。曾经自信而活跃的导航发射台像一个因为说错话而被大人呵斥的孩子一样陷入了沉默。但是，新出厂的轰炸机都已经为“前进”导航设备预留了安装位置和电缆，即便上一次的事故并没有让德国人获得“前进”的实物，他们也会很快知道英军轰炸机即将安装一种新设备，然后就会疯狂地搜寻有关这种设备的情报。如果不做些什么，等到“前进”批量装备部队时，德国人恐怕早就掌握了反制措施。
拯救“前进”的重任，落在了曾经在对抗德国导航波束时立下大功的R.V.琼斯博士肩上。
R.V.琼斯是何许人也？他是当时英国空军部科学情报处的负责人，是一位青年天文学家和物理学家，是一位对无线电狂热喜好放弃了到剑桥学习数学而选择到牛津攻读物理的天才，是一位22岁就拿到了牛津大学物理学博士学位的“别人家的孩子”。
一句话，他就是被我们尊为“学霸”的那类人。
除了智商值可以碾压常人以外，琼斯博士还有一个业余爱好——“忽悠”人。
早在战前，琼斯就曾冒充电话局的工程师给别人打电话，并以测试线路为名让那个蒙在鼓里的人对着话筒大声唱歌，把耳机和话筒挨在一起引发自激的刺耳噪音，甚至让这个已经被邻居围观的人自己拎来一桶水，再把耳机浸在水桶里。他还曾经骗新来的同事说他们的上司是个赌马的高手，年轻的时候还是瑞典的网球冠军，这位天真的同事居然兴奋地跑去找领导当面求证，结果碰了一鼻子灰？？在他的“带动”下，实验室的许多同事也纷纷开启了“忽悠”模式，这些没有恶意但很考验智商的骗局有时连琼斯本人也会上当。在被问及为何如此热衷于捉弄别人时，琼斯博士说：“这是一种智力游戏，可以锻炼人的反应。虽然现在感觉不出来，但这种训练对我终会有用。”
如今，琼斯的话果然应验了，而且他可以动用这个参战国的一切资源去让德国人上他的当。
为了迷惑敌人，琼斯博士再次发挥了他天马行空的个性，上演了一出“连环计”。首先，在所有的文件和电报中，全面杜绝“前进”这一代号的出现。同时，在“前进”导航发射台上安装附加天线，并让它们恢复发射，但信号不再与“主站”同步，这样一来，无论是外观还是信号特征都与普通的“本土链”雷达非常相似，不会引起德国人的特殊注意。再者，由于现有的“前进”机载接收机的设备序列号为R3000，字母“R”暴露了其作为接收机的属性，为掩人耳目，所有的标签都被改为属于收发信机一类的TR1335。
最具杀伤力的一招还在后面。虽然“前进”消失了，但德国人极有可能知道了英国已经拥有自己的无线电导航装置，于是，琼斯博士如同变魔术一般地在英国建立起了若干个导航波束发射台。这些导航台的工作原理与德国的“拐腿”系统相同，均采用洛伦兹波束交叉的方法定位。琼斯将这个导航系统命名为“Jay”，因为它的发音与“前进”（GEE）接近，很容易让德国人将二者混为一谈。为了表现得更加真实，要求轰炸机飞行员在返航时使用“Jay”导航波束确定转弯点。琼斯还要一名双面间谍向柏林发电报，佯称其听到了皇家空军两名军官的对话，内容让德国人相信“Jay”系统只不过是“拐腿”拙劣的仿制品而已。最后，还感觉不够过瘾的琼斯博士又找到另一名双面间谍，让他向柏林汇报说英国空军轰炸机部队正在对一种名为“Jerry”（意为“德国兵”）的导航装置进行培训。一想到自己的德国同行们面对这些发音相近的古怪代号时绞尽脑汁的样子，琼斯恨不得笑出声来。
在琼斯博士津津乐道地部署他的欺瞒措施时，“前进”接收机于1941年8月18日开始转入批量生产，但还需要六到七个月的时间才能满足大规模使用的数量要求。而且，就连琼斯本人也不能确定所做的紧急补救工作究竟有没有让德国人中计，也许只有耐心等到“前进”重返战场的那一天才能真相大白。欲知“前进”在这场事关自己生死存亡的大考中表现如何，德国采取了何种对抗措施，皇家空军又将如何行动，敬请关注下期文章——《英国轰炸机的“前进”（下）》。
为了在夜间实现对轰炸机的引导，纳粹空军先后启用了“拐腿”、“X-装置”和“Y-装置”等无线电波束导航系统。虽然三者的工作原理不尽相同，但都需要依靠一条波束笔直地指向目标，轰炸机必须沿着这条波束飞行，才能到达目的地。在轰炸机部队起飞之前数小时，导航台就需要向目标发射波束并进行校准。这些导航波束往往能够被英军监听部队侦收到，英国人可以由此准确地推测出当晚德军要空袭的城市，提前做好防空准备。如果派出战斗机在波束入射方向拦截，也可以收到奇效。
而英国的无线电导航系统采用了新的思路。20世纪30年代，雷达技术的发展令一种新的引导手段得以实现，这种导航方式无需借助定向的无线电波束，而是依靠两部雷达同时对飞机测距，继而通过三角函数求出飞机与两雷达站的相对位置。
1937年，英国雷达专家罗伯特.J.迪皮将这一概念应用到一种夜间盲降系统中。迪皮博士将发射机设于机场跑道中心的延长线上，在距离跑道中心线左右两侧16千米处各设置一副发射天线，这样就可以让信号同时从两侧发射出去，飞机上装有一部接收机，收到的两个信号在示波器上形成两个波峰，如果左侧信号形成的波峰靠前，就说明飞机航向偏左，需要向右修正，反之亦然；如果两个波峰的位置一致，就说明此时飞机已处于跑道的中心线上。这是个不错的主意，但当时的英国空军仍然以白天活动为主，所以对这种新型盲降系统并没有迫切需求。况且出于国土防空的急需，雷达的研制工作相对于其它一切电子设备具有绝对的优先权，迪皮的心血似乎是白费了。
1939年，皇家空军轰炸机部队在赫尔果兰湾空战中遭遇到纳粹空军的强力拦截。惨重的损失令英国空军猛然意识到，在敌人强大的防空火力与战斗机部队摆成的擂台前，轰炸机这位选手的“抗击打能力”远没有之前想象的那么强，所以不得不放弃昼间轰炸行动，转为夜袭，夜间盲降系统也因此一下子有了市场。然而，胸怀祖国放眼世界大战的迪皮博士并未止步于此，他清楚地看到，德国轰炸机部队已经开始装备无线电导航装置，而他们的英国同行仍在采用复古的“天文导航”方式。在大航海时代，手持六分仪仰望星空的前辈们曾带着米字旗开疆扩土，可是20世纪都过去小一半了，大英帝国的卫士们还拿六分仪和罗盘作为核心导航手段，怎么都有点说不过去。于是，迪皮博士在盲降系统概念的基础上继续深入改进。1940年6月，他为英国空军打造了一款全新的无线电导航系统。
在迪皮的盲降系统中，机场跑道其实就是导航的目的地，飞机实际上在沿着一条看不见的参考线飞行，也就是左右两侧信号时间差为0的跑道中心延长线。事实上，我们还可以定位无数条可资利用的参考线，如果飞机沿着左右信号时间差为 1微秒、 2微秒、-1微秒、-2微秒等参考线飞行，就能够被引导至机场左侧或右侧一定距离的地方。除了时差为0的参考线为直线外，其它均为双曲线，所以这种导航概念被称为“双曲线导航”。
为了保证导航信号尽可能覆盖更广的地域，并保持较高的精度，需要拉大发射台的间距，继续使用原系统单一馈源双发射天线的方法是不现实的。由于双曲线导航是靠接收不同信号的时间差来确定方位的，所以多个发射台必须同步发出信号。迪皮的新型导航系统采用了无线同步控制的方法，以4台发射机为一组，其中一个居中设置，作为“主站”，其余3个发射机以120度的夹角设置在距主站约130千米处，作为“从站”。工作中，“主站”以每秒150次的频率发射“触发”信号，“从站”接到这些信号后，发射出真正用于导航的测距脉冲，然后等待“主站”的下一次“触发”。使用这种方法，实现了3个发射台同步发射导航信号的目的。从原理上说，“主站”只需要触发两个“从站”就可以实现导航了，而第三个“从站”的冗余设置一方面出于备份考虑，另一方面可以对信号质量进行实时监测。
来自不同发射台导航信号的时间差参考线在空间上相互交叉，编织成了一张纵横交错的“栅网”，飞行员只需要在导航图上查询到相应的时间差，就可以沿着某条双曲线飞往目标。1940年6月，迪皮博士用“栅网”（Grid）的首字母“G”为该系统命名，一个月后，出于安全考虑，将其改名为“前进”（GEE），而一系列发射台被称为“前进链”。
初涉战场铸大错
战争初期，英国空军并没有对空袭目标进行真正意义上的毁伤效果判定，他们所做的仅仅是指定目标，派出轰炸机，投弹，再返航。1940年末，来自德占区的许多观察员都报告有大量炸弹偏离了实际目标，有的甚至落在目标80千米开外。英国战时内阁的一名文职人员戴维·本苏珊-巴特在对633幅目标照片进行判定后，提交了让空军轰炸机司令部大为震惊的《巴特报告》。报告称，能够飞抵目标8千米范围内的轰炸机仅有三分之一，而能够投在同一范围内的炸弹仅有5%。
由此可见，皇家空军多么需要一种可靠的无线电导航系统，“前进”大显身手的时候来了。
“前进”系统于1940年7月进行了初步试验，对于在3 000米高度飞行的飞机，其有效距离至少达到了480千米，同年10月，当试验高度降至1 500米时，“前进”的有效距离仍然可以达到180千米。由于“前进”工作在20～85兆赫兹的频率上，无法被电离层反射，所以其有效距离受到地球曲率的影响，飞行高度越高，能收到信号的距离自然就越远，而“前进”发射功率达300千瓦的导航台，为远程导航提供了强有力的支撑。
1940年底，“前进”的覆盖范围超越了英国本土，延伸至纳粹铁蹄下的欧洲大陆。由于设备和受过相关训练的空勤人员都十分稀缺，所以英国空军也计划参照德国第100轰炸机大队的经验，采用由装有“前进”装置的精英飞行部队为其它轰炸机领航的战术。第一批“前进”原型机被安装在了皇家空军第115中队的几架“惠灵顿”轰炸机上，部署在英格兰东部的诺福克。 1941年5月15日，“前进”原型机进行了入役后的首次试验，在3 000米高度时的有效接收距离达到了640千米，可以满足对鲁尔工业区、科隆、不莱梅等德国中西部城市的导航，也远远超出了德国同期导航波束的有效距离。同年8月11日夜，两架装有“前进”导航仪的轰炸机执行了空袭鲁尔区的任务。飞行员仅靠“前进”装置提供的坐标就完成了投弹，而且“精确度难以置信”。从理论上来说，“前进”的精度和距离的平方成正比，近距离的精度可以达到150～200米，在德国上空的精度约在1 600米左右。
看到这里，读者也许会认为“前进”导航系统的发展顺利得出奇，基本上没有遇到技术上或政策上的阻碍，如果不出什么意外的话，很快就能大批量装备部队。英国人当时也是这样想的，然而仅仅一天之后，意外就发生了。
1941年8月12日夜，第115中队又派出两架装有“前进”的“惠灵顿”轰炸机对汉诺威进行空袭。但是，当第二天的黎明到来时，其中一架飞机未能返回基地。
来而不往非礼也，历史仿佛和英国人开了一个巨大的玩笑。一年以前，英国不正是从被击落的德军轰炸机上发现了同样处于试验阶段的导航波束接收装置，并在敌人大规模使用波束之前拿出对抗手段，最终获得了战场主动权吗？而这一次，英国人犯下了和德国人如出一辙的错误。
英国空军立即召开会议，讨论“前进”落入敌手的可能性，他们开始脑补这样的画面：纳粹士兵在“惠灵顿”轰炸机的残骸中发现了这个特殊的设备，德国的电子专家使出浑身解数妄图揭开其中的秘密；他们提审被俘的英国空勤人员，只为获得与这一设备相关的只言片语；他们也可以从设备的标签上推测其性质和用途；他们还有可能早就监听到了“前进”导航信号，甚至拍摄到了发射台的照片，只等英国轰炸机将实物“送上门来”。
天才学者和他的连环圈套
不管怎样，“前进”导航系统的境外试验被勒令停止了。曾经自信而活跃的导航发射台像一个因为说错话而被大人呵斥的孩子一样陷入了沉默。但是，新出厂的轰炸机都已经为“前进”导航设备预留了安装位置和电缆，即便上一次的事故并没有让德国人获得“前进”的实物，他们也会很快知道英军轰炸机即将安装一种新设备，然后就会疯狂地搜寻有关这种设备的情报。如果不做些什么，等到“前进”批量装备部队时，德国人恐怕早就掌握了反制措施。
拯救“前进”的重任，落在了曾经在对抗德国导航波束时立下大功的R.V.琼斯博士肩上。
R.V.琼斯是何许人也？他是当时英国空军部科学情报处的负责人，是一位青年天文学家和物理学家，是一位对无线电狂热喜好放弃了到剑桥学习数学而选择到牛津攻读物理的天才，是一位22岁就拿到了牛津大学物理学博士学位的“别人家的孩子”。
一句话，他就是被我们尊为“学霸”的那类人。
除了智商值可以碾压常人以外，琼斯博士还有一个业余爱好——“忽悠”人。
早在战前，琼斯就曾冒充电话局的工程师给别人打电话，并以测试线路为名让那个蒙在鼓里的人对着话筒大声唱歌，把耳机和话筒挨在一起引发自激的刺耳噪音，甚至让这个已经被邻居围观的人自己拎来一桶水，再把耳机浸在水桶里。他还曾经骗新来的同事说他们的上司是个赌马的高手，年轻的时候还是瑞典的网球冠军，这位天真的同事居然兴奋地跑去找领导当面求证，结果碰了一鼻子灰？？在他的“带动”下，实验室的许多同事也纷纷开启了“忽悠”模式，这些没有恶意但很考验智商的骗局有时连琼斯本人也会上当。在被问及为何如此热衷于捉弄别人时，琼斯博士说：“这是一种智力游戏，可以锻炼人的反应。虽然现在感觉不出来，但这种训练对我终会有用。”
如今，琼斯的话果然应验了，而且他可以动用这个参战国的一切资源去让德国人上他的当。
为了迷惑敌人，琼斯博士再次发挥了他天马行空的个性，上演了一出“连环计”。首先，在所有的文件和电报中，全面杜绝“前进”这一代号的出现。同时，在“前进”导航发射台上安装附加天线，并让它们恢复发射，但信号不再与“主站”同步，这样一来，无论是外观还是信号特征都与普通的“本土链”雷达非常相似，不会引起德国人的特殊注意。再者，由于现有的“前进”机载接收机的设备序列号为R3000，字母“R”暴露了其作为接收机的属性，为掩人耳目，所有的标签都被改为属于收发信机一类的TR1335。
最具杀伤力的一招还在后面。虽然“前进”消失了，但德国人极有可能知道了英国已经拥有自己的无线电导航装置，于是，琼斯博士如同变魔术一般地在英国建立起了若干个导航波束发射台。这些导航台的工作原理与德国的“拐腿”系统相同，均采用洛伦兹波束交叉的方法定位。琼斯将这个导航系统命名为“Jay”，因为它的发音与“前进”（GEE）接近，很容易让德国人将二者混为一谈。为了表现得更加真实，要求轰炸机飞行员在返航时使用“Jay”导航波束确定转弯点。琼斯还要一名双面间谍向柏林发电报，佯称其听到了皇家空军两名军官的对话，内容让德国人相信“Jay”系统只不过是“拐腿”拙劣的仿制品而已。最后，还感觉不够过瘾的琼斯博士又找到另一名双面间谍，让他向柏林汇报说英国空军轰炸机部队正在对一种名为“Jerry”（意为“德国兵”）的导航装置进行培训。一想到自己的德国同行们面对这些发音相近的古怪代号时绞尽脑汁的样子，琼斯恨不得笑出声来。
在琼斯博士津津乐道地部署他的欺瞒措施时，“前进”接收机于1941年8月18日开始转入批量生产，但还需要六到七个月的时间才能满足大规模使用的数量要求。而且，就连琼斯本人也不能确定所做的紧急补救工作究竟有没有让德国人中计，也许只有耐心等到“前进”重返战场的那一天才能真相大白。欲知“前进”在这场事关自己生死存亡的大考中表现如何，德国采取了何种对抗措施，皇家空军又将如何行动，敬请关注下期文章——《英国轰炸机的“前进”（下）》。