【无线电史话】一战英国双翼侦察机上的无线电话研发，围绕着电子管和麦克风展开

一种用在侦察机上的无线电话发射器，带有圆形电子管和麦克风。在英国皇家飞行队任职的马可尼工程师开发了这种空中电话设备。

在第一次世界大战中，英国的双翼侦察机在座舱中安装了无线电话 这使得执行侦察任务的飞行员可以报告他们发现的目标 文：艾里森·马什（Allison Marsh） BG5WKP 朱轶 编译 关于作者：艾莉森·马什（Allison Marsh）是南卡罗来纳大学的历史副教授，也是该大学安·约翰逊科学，技术与社会研究所的联合主任。

自从1700年代后期，人类第一次乘热气球升空后，军事战略家们就远见卓识，看到了在空中侦察的可能性。想象一下，能够从高处发现敌人的动向和火炮，如果同时可以立即将这些发现传达给地面上的战友，那就更好了。但是，当今的技术无法提供一种完美的解决方案。

直到20世纪初，电报，电话和飞机——所有必要的要素都已经到位，最终使得空中侦察成为现实。其中所面临的挑战是将它们聚合在一起。当时的无线发烧友面临着政府官僚作风，当时的这些官员对资助未经证实的技术并不感兴趣。

第一次世界大战期间，无线电报提供了至关重要的信号

早期人们尝试通过电台发送电报信号。主要缺点是电台的尺寸和重量太大。电池组和发射器重达45公斤，并占据了飞机上的整个座位，有时还会占用飞行员所在的区域。有线天线拖到飞机后面，必须降落才能收起。没有专用电台操作员的空间，因此飞行员将不得不做所有事情：观察敌情，查阅地图，并在飞行的同时以莫尔斯电码发送提取的坐标方位。

尽管该电台装置很复杂，但一些先驱者还是设法使它起作用。1911年，美国陆军唯一飞机飞行员本杰明·富洛瓦（Benjamin D. Foulois）中尉沿着墨西哥边境飞行，并按照莫尔斯电码向地面的信号军团报告。三年后，在英国皇家飞行队（RFC）的主持下，唐纳德·刘易斯（Donald Lewis）和詹姆斯·男爵（Baron James）中尉试用了空对空无线电报，他们相距16公里，飞行时使用莫尔斯电码进行通讯。

没过多久，英国皇家飞行队的无线系统就发挥了它的第一个实际作用。英格兰于1914年8月4日参加第一次世界大战。9月6日，刘易斯在法国马恩河的第一次战役飞行时，发现了敌方线上50公里的缺口。他发送了一条无线电消息，报告了所见所闻，而英法联军则负责修复好了这段缺口。这是有记录第一次接收并执行从英国飞机发送的无线电消息。英国陆军指挥官成为无线电即时传播者，要求飞行员和地面支援人员提供更多设备和训练。

阅读小贴士： 单从原理来说，无线电通讯和电话本质上极为相似，都是将声音的震荡转化为电流或电磁波的变化，经过远距离传输抵达另一端后再重新转变为声音。只是人的嗓音频率太低，使得信号波的波长过长，而波长越长，所需天线的尺寸也越大——如果直接发射语音信号，天线长度恐怕得达到一百公里以上，这在工程上是一件无法实现的事情。所以想要将语音传递出去，就必须搭乘上频率更高的载波。这正是所谓的调制。而两者混合在一起的新波形在被接受后，收听方也必须通过一系列解调手段将高频波滤去，只留下有意义的低频波，才能转化为最终的语音。调幅发射机一旦成功的话，无论是军队还是情报机构，都将真正意义上具备实时通讯的能力。

从那时起，在1912年由Herbert Musgrave上尉组建的英国皇家飞行队迅速发展。最初，马斯格雷夫（Musgrave）的任务是调查与战争有关的行动的清单，这些行动包括气球，风筝，摄影，气象，炸弹，步枪和通讯。他决定专注于最后一个。战争开始时，英国皇家飞行队接管了伦敦西南部萨里布鲁克兰机场的实验马可尼站。

第一次世界大战期间，执行侦察任务的英国双翼飞机飞越法国的敌军线上。

照片：苏格兰国家图书馆

布鲁克兰（Brooklands）曾是1909年在英格兰进行首次动力飞行的地点，尽管它并不是飞机场的理想之地，它的跑道位于赛车场的中央，高压电缆在三边环绕着场地，而两个30米高的烟囱向东矗立。

起初，侦察飞行员通过提供定向指示报告了炮击的有效性。刘易斯在马恩河上发出的一条信息是“向右短约50码”。对于飞行员来说，输入莫尔斯电码是一个相当长的字符串。到1914年10月，英国人已经开发了带有网格参考的地图，这意味着只需几个字母和数字，例如“ A5 B3”，就可以指示方向和距离。然而，即使进行了这种简化的莫尔斯代码输入，操作这样的信号传输工作仍然很麻烦。

来自座舱的语音呼叫依赖于优质的麦克风

除了在双翼飞机的开放式座舱并不完全有利于轻松对话外，通过无线电话进行直接语音通信是一种更好的解决方案。强烈的噪音，振动和经常剧烈的气压干扰淹没了声音。飞行员的脸部肌肉在变化的风压下难以保持其形状。坐在几厘米远的机组人员很难理解飞行员说了什么，更不用说通过麦克风传输信号了，因此电台必须将声音与背景噪音区分开。

1915年春，查尔斯·埃德蒙·普林斯（Charles Edmond Prince）被派往布鲁克兰兹（Brooklands）领导飞机双向语音系统的开发。普林斯（Prince）自1907年以来一直在马可尼公司（Marconi Co.）担任工程师，他和他的团队（其中许多人也来自马可尼）很快就启动了空对地系统。

普林斯（Prince）的系统根本不像现代手机，也不像那个时代的电话。尽管飞行员可以与地面站通话，但地面操作员还是用莫尔斯电码回答。开发地面到空中、电台到电台的无线电话又用了一年时间。

普林斯（Prince）的小组尝试了各种麦克风。最终，他们选择了振膜厚的老式Hunnings Cone麦克风。通过反复试验，他们了解了在实验室外和典型飞行条件下测试麦克风的重要性。他们发现几乎不可能仅凭其在地面上的行为来预测特定麦克风在空中的工作情况。正如普林斯（Prince）后来描述关于Hunnings Cone麦克风那样，“在地面，这个麦克风看起来毫无用处，但是似乎在空中又能焕发出新的光彩。”

膜片的材料也很重要。该团队测试了碳，钢，硬质橡胶，赛璐珞，铝和云母。云母是最终的赢家，因为它的固有频率受发动机噪音的影响最小。普林斯战后在1920年的电气工程师学会（IEE）期刊上发表了他的发现。

普林斯是真空管的早期拥护者，因此他的电台依靠真空管而不是晶体管。但是他的团队最初使用的真空电子管有严重问题并且不可靠，并且该小组通过几种不同的模型样机进行工作。在马可尼公司的H.J. Round舰长加入普林斯（Prince）的团队后，他专门为机载应用设计了真空管。

1915年夏天，普林斯（Prince）的小组成功地使用飞机无线电话发射器测试了首次空对地语音通信。此后不久，普林斯的助手之一J.M. Furnival上尉在布鲁克兰兹建立了无线培训学校。每周都有36名战斗机飞行员经过学习，以了解如何使用无线设备以及空中的正确铰接技术。学校还培训了官员如何维护设备。

通过喉咙麦克风进行免提通话

普林斯的科研队伍并没有就此止步。1918年，他们发布了新的飞行员帽，该帽将电话听筒和耳朵以及喉咙麦克风结合在一起。喉咙麦克风内置在帽子中，并缠绕在脖子上，这样可以直接吸收飞行员喉咙的振动，从而避免了风和发动机的背景噪音。这是一项重大进步，因为它可以使飞行员像B.S.上尉那样“免手持”。

战争结束时，普林斯和他的工程师已经实现了空对地，地对空以及电台对电台的无线语音传输。皇家空军为600架飞机配备了CW语音电台设备，并建立了1000个地面站，培养了18000个无线电操作员。

这似乎是军事技术如何在战争时期推动创新的明确例子。但是追溯成就的历史会使事情有些混乱。

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在对普林斯（Prince）1920年IEE论文的正式回应中，P.P上尉埃克斯利称飞机电话既是宣传上的难题，又是技术上的挑战。那样，他意味着普林斯没有无限的研发预算，因此他必须证明空中电话将有实际应用。

在对开发进行重新陈述时，普林斯（Prince）为团队在1916年2月在圣奥默尔为基奇纳勋爵的演示而感到自豪，这是该设备的首次实用演示。

但是文森特·史密斯（T. Vincent Smith）少校认为这样的演示是不明智的。史密斯（Smith）是英国皇家飞行队的技术顾问，他认为将无线电话显示给更高级别的命令只会激起他们的想像力，认为这样的设备可以解决他们所有的通信难题。史密斯认为抑制热情是他的职责，以免被要求“做各种不可能的事情”。

真空管设计师H.J.Round以及马可尼的测试总监Harry M. Dowsett都指出了普林斯（Prince）的行动所描述的细微差别。Round指出，在战争开始前的1913年，就开始研究用于发送和接收电话的真空管系统。Dowsett说，应该给那些创造了第一个工作电话机的马可尼工程师给予更多的赞赏而不是给1915年普林斯的实验机。

普林斯（Prince）在1920年的文章中承认，他的报告内容没有涵盖完整的历史，他的贡献是在飞机上使用了现有电路的新颖应用。然后，他赞扬了Round和其他工程师以及通用电气公司（General Electric Co.）的贡献，该公司已获得美国陆军信号兵团使用的类似空中电话系统的专利。

历史很少为这么多细节的探讨留有余地。因此，普林斯（Prince）的空中电话设备获得了在伦敦科学博物馆收藏。我们必须记住，这台创新的无线电设备不是一个人的发明，而是很多人的作品。

这篇文章的删节版本出现在2020年4月的印刷版中，名为“从驾驶舱打电话”。

这是一个系列文章的一部分，该系列探讨了具有无限技术潜力的历史文物的照片。

参考资料：

1. spectrum.ieee.org

2. 百度百科

3. 专利之家

4. sciencemuseum