Anti-aircraft warfare

The use of balloons by the U.S. Army during the American Civil War compelled the Confederates to develop methods of combating them. These included the use of artillery, small arms, and saboteurs. They were unsuccessful, and internal politics led the United States Army's Balloon Corps to be disbanded mid-war. The Confederates experimented with balloons as well.^[19]

Turks carried out the first ever anti-airplane operation in history during the Italo-Turkish War. Although lacking anti-aircraft weapons, they were the first to shoot down an airplane by rifle fire. The first aircraft to crash in a war was the one of Lieutenant Piero Manzini, shot down on 25 August 1912.^[20][21]

The earliest known use of weapons specifically made for the anti-aircraft role occurred during the Franco-Prussian War of 1870. After the disaster at Sedan, Paris was besieged and French troops outside the city started an attempt at communication via balloon. Gustav Krupp mounted a modified 1-pounder (37 mm) gun – the Ballonabwehrkanone (Balloon defence cannon) or BaK — on top of a horse-drawn carriage for the purpose of shooting down these balloons.^[22]

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  Ballonabwehrkanone by Krupp
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  Ballonabwehrkanone by Krupp
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  Ballonabwehrkanone on the Prussian corvette Nymphe 1872
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  20 mm Becker-Oerlikon Model 1917 AA-gun

By the early 20th century balloon, or airship, guns, for land and naval use were attracting attention. Various types of ammunition were proposed, high explosive, incendiary, bullet-chains, rod bullets and shrapnel. The need for some form of tracer or smoke trail was articulated. Fuzing options were also examined, both impact and time types. Mountings were generally pedestal type but could be on field platforms. Trials were underway in most countries in Europe but only Krupp, Erhardt, Vickers Maxim, and Schneider had published any information by 1910. Krupp's designs included adaptations of their 65 mm 9-pounder, a 75 mm 12-pounder, and even a 105 mm gun. Erhardt also had a 12-pounder, while Vickers Maxim offered a 3-pounder and Schneider a 47 mm. The French balloon gun appeared in 1910, it was an 11-pounder but mounted on a vehicle, with a total uncrewed weight of two tons. However, since balloons were slow moving, sights were simple. But the challenges of faster moving aeroplanes were recognised.^[23]

By 1913 only France and Germany had developed field guns suitable for engaging balloons and aircraft and addressed issues of military organisation. Britain's Royal Navy would soon introduce the QF 3-inch and QF 4-inch AA guns and also had Vickers 1-pounder quick firing "pom-poms" that could be used in various mountings.^[24][25]

El primer cañón antiaéreo estadounidense fue un prototipo de 1 libra diseñado por el almirante Twining en 1911 para hacer frente a la amenaza percibida de los dirigibles, que finalmente se utilizó como base para el primer cañón antiaéreo operativo de la Armada de los Estados Unidos: el cañón de 3 pulgadas/23 calibres . ^{[ 26 ]}

El 30 de septiembre de 1915, tropas del Ejército Serbio observaron tres aviones enemigos acercándose a Kragujevac . Los soldados les dispararon con escopetas y ametralladoras, pero no lograron impedir que lanzaran 45 bombas sobre la ciudad, impactando instalaciones militares, la estación de ferrocarril y muchos otros objetivos, en su mayoría civiles. Durante el bombardeo, el soldado Radoje Ljutovac disparó su cañón contra los aviones enemigos y derribó uno. Este se estrelló en la ciudad y ambos pilotos murieron a causa de sus heridas. El cañón que utilizó Ljutovac no estaba diseñado como arma antiaérea; era un cañón turco ligeramente modificado, capturado durante la Primera Guerra de los Balcanes en 1912. Esta fue la primera vez en la historia militar que un avión militar fue derribado con fuego de artillería antiaérea . ^{[ 27 ] [ 28 ] [ 29 ]}

Los británicos reconocieron la necesidad de capacidad antiaérea unas semanas antes del estallido de la Primera Guerra Mundial; el 8 de julio de 1914, el New York Times informó que el gobierno británico había decidido "salpicar las costas de las Islas Británicas con una serie de torres, cada una armada con dos cañones de tiro rápido de diseño especial", mientras que se construiría "un círculo completo de torres" alrededor de "instalaciones navales" y "en otros puntos especialmente vulnerables". En diciembre de 1914, la Reserva Voluntaria de la Marina Real (RNVR) operaba cañones antiaéreos y reflectores reunidos de diversas fuentes en unos nueve puertos. La Artillería Real de Guarnición (RGA) recibió la responsabilidad de la defensa antiaérea en el campo, utilizando secciones motorizadas de dos cañones. Las primeras se formaron formalmente en noviembre de 1914. Inicialmente, utilizaron cañones QF de 1 libra "pom-pom" (versiones de 37  mm de la ametralladora Maxim ). ^{[ 25 ] [ 30 ]}

All armies soon deployed AA guns often based on their smaller field pieces, notably the French 75 mm and Russian 76.2 mm, typically simply propped up on some sort of embankment to get the muzzle pointed skyward. The British Army adopted the 13-pounder quickly producing new mountings suitable for AA use, the 13-pounder QF 6 cwt Mk III was issued in 1915. It remained in service throughout the war but 18-pounder guns were lined down to take the 13-pounder shell with a larger cartridge producing the 13-pounder QF 9 cwt and these proved much more satisfactory.^[31] However, in general, these ad hoc solutions proved largely useless. With little experience in the role, no means of measuring target, range, height or speed the difficulty of observing their shell bursts relative to the target gunners proved unable to get their fuse setting correct and most rounds burst well below their targets. The exception to this rule was the guns protecting spotting balloons, in which case the altitude could be accurately measured from the length of the cable holding the balloon.

The first issue was ammunition. Before the war it was recognised that ammunition needed to explode in the air. Both high explosive (HE) and shrapnel were used, mostly the former. Airburst fuses were either igniferious (based on a burning fuse) or mechanical (clockwork). Igniferious fuses were not well suited for anti-aircraft use. The fuse length was determined by time of flight, but the burning rate of the gunpowder was affected by altitude. The British pom-poms had only contact-fused ammunition. Zeppelins, being hydrogen-filled balloons, were targets for incendiary shells and the British introduced these with airburst fuses, both shrapnel type-forward projection of incendiary "pot" and base ejection of an incendiary stream. The British also fitted tracers to their shells for use at night. Smoke shells were also available for some AA guns, these bursts were used as targets during training.^[32]

German air attacks on the British Isles increased in 1915 and the AA efforts were deemed somewhat ineffective, so a Royal Navy gunnery expert, Admiral Sir Percy Scott, was appointed to make improvements, particularly an integrated AA defence for London. The air defences were expanded with more RNVR AA guns, 75 mm and 3-inch, the pom-poms being ineffective. The naval 3-inch was also adopted by the army, the QF 3-inch 20 cwt (76 mm), a new field mounting was introduced in 1916. Since most attacks were at night, searchlights were soon used, and acoustic methods of detection and locating were developed. By December 1916 there were 183 AA sections defending Britain (most with the 3-inch), 74 with the BEF in France and 10 in the Middle East.^[33]

AA gunnery was a difficult business. The problem was of successfully aiming a shell to burst close to its target's future position, with various factors affecting the shells' predicted trajectory. This was called deflection gun-laying, where "off-set" angles for range and elevation were set on the gunsight and updated as their target moved. In this method, when the sights were on the target, the barrel was pointed at the target's future position. Range and height of the target determined fuse length. The difficulties increased as aircraft performance improved.

The British dealt with range measurement first, when it was realised that range was the key to producing a better fuse setting. This led to the height/range finder (HRF), the first model being the Barr & Stroud UB2, a two-metre optical coincident rangefinder mounted on a tripod. It measured the distance to the target and the elevation angle, which together gave the height of the aircraft. These were complex instruments and various other methods were also used. The HRF was soon joined by the height/fuse indicator (HFI), this was marked with elevation angles and height lines overlaid with fuse length curves, using the height reported by the HRF operator, the necessary fuse length could be read off.^[34]

However, the problem of deflection settings — "aim-off" — required knowing the rate of change in the target's position. Both France and the UK introduced tachymetric devices to track targets and produce vertical and horizontal deflection angles. The French Brocq system was electrical; the operator entered the target range and had displays at guns; it was used with their 75 mm. The British Wilson-Dalby gun director used a pair of trackers and mechanical tachymetry; the operator entered the fuse length, and deflection angles were read from the instruments.^[35][36]

By the start of World War I, the 77 mm had become the standard German weapon, and came mounted on a large traverse that could be easily transported on a wagon. Krupp 75 mm guns were supplied with an optical sighting system that improved their capabilities. The German Army also adapted a revolving cannon that came to be known to Allied fliers as the "flaming onion" from the shells in flight. This gun had five barrels that quickly launched a series of 37 mm artillery shells.

As aircraft started to be used against ground targets on the battlefield, the AA guns could not be traversed quickly enough at close targets and, being relatively few, were not always in the right place (and were often unpopular with other troops), so changed positions frequently. Soon the forces were adding various machine-gun based weapons mounted on poles. These short-range weapons proved more deadly, and the "Red Baron" is believed to have been shot down by an anti-aircraft Vickers machine gun. When the war ended, it was clear that the increasing capabilities of aircraft would require better means of acquiring targets and aiming at them. Nevertheless, a pattern had been set: anti-aircraft warfare would employ heavy weapons to attack high-altitude targets and lighter weapons for use when aircraft came to lower altitudes.

World War I demonstrated that aircraft could be an important part of the battlefield, but in some nations it was the prospect of strategic air attack that was the main issue, presenting both a threat and an opportunity. The experience of four years of air attacks on London by Zeppelins and Gotha G.V bombers had particularly influenced the British and was one of if not the main driver for forming an independent air force. As the capabilities of aircraft and their engines improved it was clear that their role in future war would be even more critical as their range and weapon load grew. However, in the years immediately after World War I, the prospect of another major war seemed remote, particularly in Europe, where the most militarily capable nations were, and little financing was available.

Four years of war had seen the creation of a new and technically demanding branch of military activity. Air defence had made huge advances, albeit from a very low starting point. However, it was new and often lacked influential 'friends' in the competition for a share of limited defence budgets. Demobilisation meant that most AA guns were taken out of service, leaving only the most modern.

However, there were lessons to be learned. In particular the British, who had had AA guns in most theatres in action in daylight and used them against night attacks at home. Furthermore, they had also formed an Anti-Aircraft Experimental Section during the war and accumulated large amounts of data that was subjected to extensive analysis. As a result, they published the two-volume Textbook of Anti-Aircraft Gunnery in 1924–1925. It included five key recommendations for HAA equipment:

• Shells of improved ballistic shape with HE fillings and mechanical time fuses
• Higher rates of fire assisted by automation
• Height finding by long-base optical instruments
• Centralised control of fire on each gun position, directed by tachymetric instruments incorporating the facility to apply corrections of the moment for meteorological and wear factors
• More accurate sound-location for the direction of searchlights and to provide plots for barrage fire

Two assumptions underpinned the British approach to HAA fire; first, aimed fire was the primary method and this was enabled by predicting gun data from visually tracking the target and having its height. Second, that the target would maintain a steady course, speed and height. This HAA was to engage targets up to 24,000 ft (7.3 km). Mechanical time fuses were required because the speed of powder burning varied with height, so fuse length was not a simple function of time of flight. Automated fire ensured a constant rate of fire that made it easier to predict where each shell should be individually aimed.^[37][38]

In 1925 the British adopted a new instrument developed by Vickers. It was a mechanical analogue computer – the Predictor AA No 1. Given the target height, its operators tracked the target and the predictor produced bearing, quadrant elevation and fuse setting. These were passed electrically to the guns, where they were displayed on repeater dials to the layers who "matched pointers" (target data and the gun's actual data) to lay the guns. This system of repeater electrical dials built on the arrangements introduced by British coast artillery in the 1880s, and coast artillery was the background of many AA officers. Similar systems were adopted in other countries and for example the later Sperry M3A3 in the US, was also used by Britain as the Predictor AA No 2. Height finders were also increasing in size; in Britain, the 7 ft (2.1 m) optical base World War I Barr & Stroud UB 2 stereoscopic rangefinder was replaced by the 9 ft (2.7 m) optical base UB 7 and the 18 ft (5.5 m) base UB 10 (only used on static AA sites). Goertz in Germany and Levallois in France produced five-metre (16 ft) instruments. However, in most countries the main effort in HAA guns until the mid-1930s was improving existing ones, although various new designs were on drawing boards.^[38][39]

From the early 1930s eight countries developed radar; these developments were sufficiently advanced by the late 1930s for development work on sound-locating acoustic devices to be generally halted, although equipment was retained. Furthermore, in Britain the volunteer Observer Corps formed in 1925 provided a network of observation posts to report hostile aircraft flying over Britain. Initially radar was used for airspace surveillance to detect approaching hostile aircraft. However, the German Würzburg radar put into use in 1940 was capable of providing data suitable for controlling AA guns, and the British Radar, Gun Laying, Mark I, was designed to be used on AA gun positions and was in use by 1939.^[40]

El Tratado de Versalles impidió que Alemania poseyera armas antiaéreas y, por ejemplo, los diseñadores de Krupp se unieron a Bofors en Suecia. Se conservaron algunos cañones de la Primera Guerra Mundial y a finales de la década de 1920 se inició un entrenamiento antiaéreo encubierto. Alemania introdujo el  FlaK 18 de 8,8 cm en 1933; le siguieron los modelos 36 y 37 con diversas mejoras, pero su rendimiento balístico se mantuvo sin cambios. A finales de la década de 1930 apareció el FlaK 38 de 10,5  cm , seguido poco después por el 39; este último fue diseñado principalmente para emplazamientos fijos, pero contaba con un montaje móvil y generadores de 220  V y 24  kW. En 1938 se inició el diseño del FlaK de 12,8  cm . ^{[ 41 ] [ 42 ]}

En 1918, Gran Bretaña probó con éxito un nuevo cañón de 3,6 pulgadas. En 1928, un cañón de 3,7 pulgadas (94 mm) se convirtió en la solución preferida, pero se necesitaron seis años para obtener financiación. La producción del cañón QF de 3,7 pulgadas comenzó en 1937; este cañón se utilizó en cureñas móviles con el ejército de campaña y cañones transportables en montajes fijos para posiciones estáticas. Al mismo tiempo, la Marina Real adoptó un nuevo cañón de 4,5 pulgadas (113 mm) en una torreta doble, que el ejército adoptó en montajes simplificados de un solo cañón para posiciones estáticas, principalmente alrededor de puertos donde había munición naval disponible. El rendimiento de los nuevos cañones estaba limitado por su espoleta estándar n.° 199, con un tiempo de funcionamiento de 30 segundos, aunque una nueva espoleta mecánica de 43 segundos estaba próxima a estar lista. En 1939 se introdujo un ajustador de espoletas automático para eliminar el ajuste manual. ^{[ 43 ]}  

Estados Unidos finalizó la Primera Guerra Mundial con dos cañones antiaéreos de 3 pulgadas y se desarrollaron mejoras durante el período de entreguerras. Sin embargo, en 1924 se inició el trabajo en un nuevo  cañón antiaéreo de montaje fijo de 105 mm, pero solo se produjeron unos pocos a mediados de la década de 1930, ya que para entonces se había comenzado a trabajar en el  cañón antiaéreo de 90 mm, con montajes móviles y fijos capaces de atacar objetivos aéreos, marítimos y terrestres. La versión M1 fue aprobada en 1940. Durante la década de 1920 se trabajó en un cañón de 4,7 pulgadas, proyecto que se interrumpió, pero se retomó en 1937, dando lugar a un nuevo cañón en 1944. ^{[ 44 ]}

Si bien la artillería antiaérea de gran altitud (HAA, por sus siglas en inglés) y la adquisición de objetivos y el control de tiro asociados constituían el principal objetivo de los esfuerzos antiaéreos, los objetivos a baja altitud y de corto alcance seguían presentes y, a mediados de la década de 1930, se estaban convirtiendo en un problema.

Hasta ese momento, los británicos, por insistencia de la RAF, continuaron utilizando ametralladoras de la Primera Guerra Mundial e introdujeron montajes dobles de ametralladoras para defensa antiaérea. El ejército tenía prohibido considerar cualquier calibre mayor a .50 pulgadas. Sin embargo, en 1935, sus pruebas demostraron que el proyectil mínimo efectivo era un proyectil HE de 2 libras con espoleta de impacto . Al año siguiente, decidieron adoptar el Bofors de 40 mm y una ametralladora Vickers de 2 libras (40 mm) de doble cañón en un montaje naval modificado. El Bofors refrigerado por aire era muy superior para uso terrestre, al ser mucho más ligero que el "pom-pom" refrigerado por agua, y se autorizó la producción británica del Bofors de 40 mm. El Predictor AA No 3, como se conocía oficialmente al Kerrison Predictor , se introdujo con él. ^{[ 45 ]}    

El  cañón Bofors de 40 mm estuvo disponible a partir de 1931. A finales de la década de 1920, la Armada sueca encargó  a la empresa Bofors el desarrollo de un cañón antiaéreo naval de 40 mm. Era ligero, de tiro rápido y fiable, y pronto se desarrolló una versión móvil sobre un afuste de cuatro ruedas. Conocido simplemente como el cañón de 40 mm , fue adoptado por unas 17 naciones justo antes de la Segunda Guerra Mundial y todavía se utiliza hoy en día en algunas aplicaciones, como en las fragatas guardacostas.

Rheinmetall en Alemania desarrolló un cañón automático de 20  mm en la década de 1920 y Oerlikon en Suiza había adquirido la patente de un  cañón automático de 20 mm diseñado en Alemania durante la Primera Guerra Mundial. Alemania introdujo el cañón antiaéreo de tiro rápido de 2  cm FlaK 30 y más tarde en la década fue rediseñado por Mauser-Werke y se convirtió en el 2  cm FlaK 38. ^{[ 46 ]} Sin embargo, si bien el cañón de 20  mm era mejor que una ametralladora y montado en un remolque muy pequeño facilitaba su movimiento, su efectividad era limitada. Por lo tanto, Alemania añadió un cañón de 3,7  cm. El primero, el 3,7  cm FlaK 18 desarrollado por Rheinmetall a principios de la década de 1930, era básicamente un 2  cm FlaK 30 ampliado. Fue introducido en 1935 y la producción cesó al año siguiente. Un cañón rediseñado, el 3,7  cm FlaK 36, entró en servicio en 1938, que también tenía un afuste de dos ruedas. ^{[ 47 ]} Sin embargo, a mediados de la década de 1930, la Luftwaffe se dio cuenta de que aún existía una brecha de cobertura entre los cañones de 3,7  cm y los de 8,8  cm. Comenzaron el desarrollo de un  cañón de 5 cm sobre un afuste de cuatro ruedas. ^{[ 48 ]}

After World War I the US Army started developing a dual-role (AA/ground) automatic 37 mm cannon, designed by John M. Browning. It was standardised in 1927 as the T9 AA cannon, but trials quickly revealed that it was worthless in the ground role. However, while the shell was a bit light (well under 2 lbs) it had a good effective ceiling and fired 125 rounds per minute; an AA carriage was developed and it entered service in 1939 as the 37 mm gun M1. It proved prone to jamming, and was eventually replaced in AA units by the Bofors 40 mm. The Bofors had attracted attention from the US Navy, but none were acquired before 1939.^[49] Also, in 1931 the US Army worked on a mobile anti-aircraft machine mount on the back of a heavy truck having four .30 calibre water-cooled machine guns and an optical director. It proved unsuccessful and was abandoned.^[50]

The USSR introduced a new 76 mm M1931 in 1937, an 85 mm M1938^[51] and developed the 37 mm M1939 (61-K), which appears to have been copied from the Bofors 40 mm. A Bofors 25 mm, essentially a scaled down 40 mm, was also copied as the 25 mm M1939.^[52]

During the 1930s solid-fuel rockets were under development in the Soviet Union and Britain. In Britain the interest was for anti-aircraft fire, it quickly became clear that guidance would be required for precision. However, rockets, or "Unrotated Projectiles" as they were called, could be used for anti-aircraft barrages. A two-inch rocket using HE or wire obstacle warheads – the Z Battery – was introduced first to deal with low-level or dive bombing attacks on smaller targets such as airfields. The three-inch was in development at the end of the inter-war period.^[53]

Poland's AA defences were no match for the German attack, and the situation was similar in other European countries.^[59] Significant AAW (Anti-Air Warfare) started with the Battle of Britain in the summer of 1940. QF 3.7-inch AA guns provided the backbone of the ground-based AA defences, although initially significant numbers of QF 3-inch 20 cwt were also used. The Army's Anti-aircraft command, which was under operational command of RAF Fighter Command within Air Defence GB, grew to 12 AA divisions in three AA corps. Bofors 40 mm guns entered service in increasing numbers. In addition, the RAF regiment was formed in 1941 with responsibility for airfield air defence, eventually with Bofors 40 mm as their main armament. Fixed AA defences, using HAA and LAA, were established by the Army in key overseas places, notably Malta, Suez Canal and Singapore.

While the 3.7-inch was the main HAA gun in fixed defences and the only mobile HAA gun with the field army, the QF 4.5-inch gun, manned by artillery, was used in the vicinity of naval ports and made use of the naval ammunition supply. The 4.5-inch at Singapore had the first success in shooting down Japanese bombers. Mid war QF 5.25-inch naval guns started being emplaced in some permanent sites around London. This gun was also deployed in dual-role coast defence/AA positions.

Germany's high-altitude needs were originally going to be filled by a 75 mm gun from Krupp, designed in collaboration with their Swedish counterpart Bofors, but the specifications were later amended to require much higher performance. In response Krupp's engineers presented a new 88 mm design, the FlaK 36. First used in Spain during the Spanish Civil War, the gun proved to be one of the best anti-aircraft guns in the world, as well as particularly deadly against light, medium, and even early heavy tanks.

After the Dambusters raid in 1943 an entirely new system was developed that was required to knock down any low-flying aircraft with a single hit. The first attempt to produce such a system used a 50 mm gun, but this proved inaccurate and a new 55 mm gun replaced it. The system used a centralised control system including both search and targeting radar, which calculated the aim point for the guns after considering windage and ballistics, and then sent electrical commands to the guns, which used hydraulics to point themselves at high speeds. Operators simply fed the guns and selected the targets. This system, modern even by today's standards, was in late development when the war ended.

The British had already arranged licence building of the Bofors 40 mm, and introduced these into service. These had the power to knock down aircraft of any size, yet were light enough to be mobile and easily swung. The gun became so important to the British war effort that they even produced a movie, The Gun, that encouraged workers on the assembly line to work harder. The Imperial measurement production drawings the British had developed were supplied to the Americans who produced their own (unlicensed) copy of the 40 mm at the start of the war, moving to licensed production in mid-1941.

Service trials demonstrated another problem however: that ranging and tracking the new high-speed targets was almost impossible. At short range, the apparent target area is relatively large, the trajectory is flat and the time of flight is short, allowing to correct lead by watching the tracers. At long range, the aircraft remains in firing range for a long time, so the necessary calculations can, in theory, be done by slide rules—though, because small errors in distance cause large errors in shell fall height and detonation time, exact ranging is crucial. For the ranges and speeds that the Bofors worked at, neither answer was good enough.

The solution was automation, in the form of a mechanical computer, the Kerrison Predictor. Operators kept it pointed at the target, and the Predictor then calculated the proper aim point automatically and displayed it as a pointer mounted on the gun. The gun operators simply followed the pointer and loaded the shells. The Kerrison was fairly simple, but it pointed the way to future generations that incorporated radar, first for ranging and later for tracking. Similar predictor systems were introduced by Germany during the war, also adding radar ranging as the war progressed.

A plethora of anti-aircraft gun systems of smaller calibre was available to the German Wehrmacht combined forces, and among them the 1940-origin Flakvierling quadruple-20 mm-autocannon-based anti-aircraft weapon system was one of the most often-seen weapons, seeing service on both land and sea. The similar Allied smaller-calibre air-defence weapons of the American forces were also quite capable. Their needs could cogently be met with smaller-calibre ordnance beyond using the usual singly-mounted M2.50 caliber machine gun atop a tank's turret, as four of the ground-used "heavy barrel" (M2HB) guns were mounted together on the American Maxson M45 Quadmount weapon (as a direct answer to the Flakvierling), which were often mounted on the back of a half-track to form the M16 Multiple Gun Motor Carriage. Although of less power than Germany's 20 mm systems, the typical four or five combat batteries of an Army AAA battalion were often spread many kilometres apart from each other, rapidly attaching and detaching to larger ground combat units to provide welcome defence from enemy aircraft.

AAA battalions were also used to help suppress ground targets. Their larger 90 mm M3 gun would prove, as did the eighty-eight, to make an excellent anti-tank gun as well, and was widely used late in the war in this role. Also available to the Americans at the start of the war was the 120 mm M1 gunstratosphere gun, which was the most powerful AA gun with an impressive 60,000 ft (18 km) altitude capability, however no 120 M1 was ever fired at an enemy aircraft. The 90 mm and 120 mm guns continued to be used into the 1950s.

La Armada de los Estados Unidos también había reflexionado sobre el problema. Cuando la Armada de los EE. UU. comenzó a rearmarse en 1939, en muchos buques el arma principal de corto alcance era la ametralladora M2 de calibre .50. Si bien era efectiva en cazas a 300 a 400 yardas, esto era alcance de quemarropa en los rangos antiaéreos navales. La producción del cañón suizo Oerlikon de 20  mm ya había comenzado para brindar protección a los británicos y este fue adoptado en reemplazo de las ametralladoras M2. ^{[ 60 ]} Desde diciembre de 1941 hasta enero de 1942, la producción había aumentado no solo para cubrir todos los requisitos británicos, sino que también permitió que se entregaran 812 unidades a la Armada de los EE. UU. ^{[ 61 ]} A finales de 1942, el cañón de 20  mm había representado el 42 % de todos los aviones destruidos por la artillería antiaérea de los buques de la Armada de los EE. UU. Sin embargo, la Junta del Rey había observado que el equilibrio se estaba desplazando hacia los cañones de mayor calibre utilizados por la flota. La Armada de los EE. UU. tenía la intención de usar el pom-pom británico; sin embargo, el arma requería el uso de cordita , lo que BuOrd consideró inaceptable para el servicio estadounidense. ^{[ 62 ]} Una investigación posterior reveló que las pólvoras estadounidenses no funcionarían en el pom-pom. ^{[ 63 ]} La Oficina de Artillería estaba al tanto del  cañón Bofors de 40 mm. La empresa York Safe and Lock estaba negociando con Bofors para obtener los derechos de la versión refrigerada por aire del arma. Al mismo tiempo, Henry Howard, ingeniero y empresario, se enteró de ello y contactó al Contralmirante WR Furlong, jefe de la Oficina de Artillería. Ordenó que se investigara el sistema de armas Bofors. York Safe and Lock se usaría como agente contratista. El sistema tuvo que ser rediseñado tanto para el sistema de medición inglés como para la producción en masa, ya que los documentos originales recomendaban el ajuste manual de las piezas y el taladrado para darles forma. ^{[ 64 ]} Ya en 1928, la Armada de los EE. UU. vio la necesidad de reemplazar la ametralladora de calibre .50 por algo más pesado. Se diseñó el Mark 1 de 1,1"/75 (28  mm). Colocado en montajes cuádruples con una cadencia de fuego de 500 rpm, habría cumplido los requisitos. Sin embargo, el cañón estaba sufriendo problemas iniciales, siendo propenso a atascarse. Si bien esto podría haberse resuelto, el peso del sistema era igual al del Bofors de 40  mm de montaje cuádruple, pero carecía del alcance y la potencia que proporcionaba el Bofors. El cañón fue relegado a buques más pequeños y menos vitales al final de la guerra. ^{[ 65 ]} El cañón naval de 5"/38 completó el conjunto de armas antiaéreas de la Armada de los EE. UU. Un montaje de doble propósito, se utilizó tanto en funciones de superficie como antiaéreas con gran éxito.

Mated with the Mark 37 director and the proximity fuse it could routinely knock drones out of the sky at ranges as far as 13,000 yards.^[66]

A 3"/50 MK 22 semiautomatic dual gun was produced but not employed before the end of the war and therefore beyond the scope of this article. However early marks of the 3"/50 were employed in destroyer escorts and on merchant ships. 3″/50 caliber guns (Marks 10, 17, 18, and 20) first entered service in 1915 as a refit to USS Texas (BB-35), and were subsequently mounted on many types of ships as the need for anti-aircraft protection was recognised. During World War II, they were the primary gun armament on destroyer escorts, patrol frigates, submarine chasers, minesweepers, some fleet submarines, and other auxiliary vessels, and were used as a secondary dual-purpose battery on some other types of ships, including some older battleships. They also replaced the original low-angle 4"/50 caliber guns (Mark 9) on "flush-deck" Wickes and Clemson-class destroyers to provide better anti-aircraft protection. The gun was also used on specialist destroyer conversions; the "AVD" seaplane tender conversions received two guns; the "APD" high-speed transports, "DM" minelayers, and "DMS" minesweeper conversions received three guns, and those retaining destroyer classification received six.^[67]

The Germans developed massive reinforced-concrete blockhouses, some more than six stories high, which were known as Hochbunker 'high bunkers' or "Flaktürme"flak towers, on which they placed anti-aircraft artillery. Those in cities attacked by the Allied land forces became fortresses. Several in Berlin were some of the last buildings to fall to the Soviets during the Battle of Berlin in 1945. The British built structures such as the Maunsell Forts in the North Sea, the Thames Estuary and other tidal areas upon which they based guns. After the war most were left to rot. Some were outside territorial waters, and had a second life in the 1960s as platforms for pirate radio stations, while another became the base of a micronation, the Principality of Sealand.

Some nations started rocket research before World War II, including for anti-aircraft use. Further research started during the war. The first step was unguided missile systems like the British 2-inch RP and 3-inch, which was fired in large numbers from Z batteries, and were also fitted to warships. The firing of one of these devices during an air raid is suspected to have caused the Bethnal Green disaster in 1943. Facing the threat of Japanese Kamikaze attacks the British and US developed surface-to-air rockets like British Fairey Stooge or the American Lark as counter measures, but none of them were ready at the end of the war. The Germans missile research was the most advanced of the war as the Germans put considerable effort in the research and development of rocket systems for all purposes. Among them were several guided and unguided systems. Unguided systems involved the Fliegerfaust (literally "aircraft fist") rocket launcher as the first MANPADS. Guided systems were several sophisticated radio, wire, or radar guided missiles like the Wasserfall ('waterfall') rocket. Owing to the severe war situation for Germany all of those systems were only produced in small numbers and most of them were only used by training or trial units.

Otro aspecto de la defensa antiaérea fue el uso de globos de barrera, que servían como obstáculo físico, inicialmente para los bombarderos que sobrevolaban las ciudades y, posteriormente, para los aviones de ataque a tierra que operaban sobre las flotas de la invasión de Normandía . El globo, un simple dirigible atado al suelo, funcionaba de dos maneras. En primer lugar, tanto el globo como el cable de acero representaban un peligro para cualquier aeronave que intentara volar entre ellos. En segundo lugar, para evitar los globos, los bombarderos debían volar a mayor altitud, lo que resultaba más favorable para la artillería. Los globos de barrera tenían una aplicación limitada y un éxito mínimo en el derribo de aeronaves, al ser en gran medida defensas pasivas e inmóviles.

Las tecnologías más avanzadas de los Aliados se exhibieron en la defensa antiaérea contra los misiles de crucero alemanes V-1 (V significa Vergeltungswaffe , 'arma de represalia'). Los batallones de artillería antiaérea 419 y 601 del Ejército de los EE. UU. fueron asignados primero a la costa de Folkestone-Dover para defender Londres, y luego se trasladaron a Bélgica para formar parte del proyecto " Amberes X " coordinado desde Le Grand Veneur ^{[ 68 ]} en Keerbergen . Con la liberación de Amberes, la ciudad portuaria se convirtió inmediatamente en el objetivo de máxima prioridad y recibió la mayor cantidad de misiles V-1 y V-2 de cualquier ciudad. La unidad táctica más pequeña de la operación era una batería de artillería compuesta por cuatro  cañones de 90 mm que disparaban proyectiles equipados con una espoleta de proximidad por radio . Los objetivos entrantes eran adquiridos y rastreados automáticamente por el radar SCR-584 . La información del radar de puntería se enviaba al director de tiro M9 , una computadora analógica electrónica que calculaba las correcciones de elevación y puntería de los cañones. Gracias a estas tres tecnologías, cerca del 90 % de los misiles V-1, que se dirigían a la zona de defensa alrededor del puerto, fueron destruidos en una sola semana de marzo de 1945. ^{[ 69 ] [ 70 ]}

Los análisis posteriores a la guerra demostraron que, incluso con los sistemas antiaéreos más modernos empleados por ambos bandos, la gran mayoría de los bombarderos alcanzaron sus objetivos con éxito, en torno al 90%. Si bien estas cifras eran inaceptables durante la guerra, la llegada de la bomba nuclear alteró considerablemente la aceptabilidad de que incluso un solo bombardero alcanzara su objetivo.

Los avances durante la Segunda Guerra Mundial continuaron durante un breve período en la posguerra. En particular, el Ejército de los EE. UU. estableció una enorme red de defensa aérea alrededor de sus ciudades más grandes basada en cañones de 90  mm y 120  mm guiados por radar. Los esfuerzos de EE. UU. continuaron en la década de 1950 con el sistema Skysweeper  de 75 mm , un sistema casi totalmente automatizado que incluía el radar, las computadoras, la energía y el cañón de carga automática en una sola plataforma motorizada. El Skysweeper reemplazó a todos los cañones más pequeños que se usaban entonces en el Ejército, en particular el Bofors de 40 mm. Para 1955, el ejército estadounidense consideró obsoleto el Bofors de 40 mm debido a su reducida capacidad para derribar aviones a reacción, y se volcó al desarrollo de SAM, con el Nike Ajax y el RSD-58 . En Europa, el Comando Aliado en Europa de la OTAN desarrolló un sistema integrado de defensa aérea, el Entorno Terrestre de Defensa Aérea de la OTAN (NADGE), que más tarde se convirtió en el Sistema Integrado de Defensa Aérea de la OTAN .  

La introducción del misil guiado supuso un cambio significativo en la estrategia antiaérea. Si bien Alemania ansiaba introducir sistemas de misiles antiaéreos, ninguno llegó a ser operativo durante la Segunda Guerra Mundial. Sin embargo, tras varios años de desarrollo en la posguerra, estos sistemas comenzaron a consolidarse como armas eficaces. Estados Unidos inició una modernización de sus defensas con el misil Nike Ajax, y pronto los cañones antiaéreos de mayor calibre desaparecieron. Lo mismo ocurrió en la URSS tras la introducción de sus sistemas SA-2 Guideline .

A medida que este proceso continuaba, el misil se empezó a utilizar para desempeñar cada vez más funciones que antes realizaban las armas de fuego. Las primeras en desaparecer fueron las armas de gran calibre, sustituidas por sistemas de misiles igualmente grandes y de mucho mayor rendimiento. Pronto les siguieron misiles más pequeños, que con el tiempo llegaron a ser lo suficientemente compactos como para montarse en vehículos blindados y chasis de tanques. Estos comenzaron a sustituir, o al menos a reemplazar, sistemas antiaéreos autopropulsados ​​similares basados ​​en cañones en la década de 1960, y para la década de 1990 habían sustituido prácticamente a todos estos sistemas en los ejércitos modernos. Los misiles portátiles, o MANPADS, como se les conoce hoy en día, se introdujeron en la década de 1960 y han sustituido incluso a las armas de fuego más pequeñas en la mayoría de los ejércitos más avanzados.

En la Guerra de las Malvinas de 1982 , las fuerzas armadas argentinas desplegaron el armamento más moderno de Europa occidental, incluyendo el cañón doble Oerlikon GDF-002 de  35 mm y el misil Roland . El sistema de misiles Rapier fue el principal sistema de defensa antiaérea terrestre, utilizado tanto por la artillería británica como por el regimiento de la RAF; las fuerzas especiales británicas también emplearon algunos misiles FIM-92 Stinger, completamente nuevos. Ambos bandos utilizaron además el misil Blowpipe . Entre los misiles navales británicos empleados se encontraban el Sea Dart y los sistemas de mayor alcance Sea Slug (más antiguos) , el SeaCat y los nuevos sistemas de corto alcance Sea Wolf . Se utilizaron ametralladoras en montajes antiaéreos tanto en tierra como en el mar.

Durante la guerra de Osetia del Sur de 2008, la fuerza aérea se enfrentó a potentes sistemas de misiles tierra-aire, como el Buk-M1 de la década de 1980 .

En febrero de 2018, un caza F-16 israelí fue derribado en la provincia de los Altos del Golán , después de haber atacado un objetivo iraní en Siria. ^{[ 71 ] [ 72 ] [ 73 ] [ 74 ]} En 2006, Israel también perdió un helicóptero sobre el Líbano, derribado por un cohete de Hezbolá. ^{[ 75 ]}

Un sistema de defensa anti-UAV (AUDS) es un sistema de defensa contra vehículos aéreos no tripulados militares . Se han desarrollado diversos diseños, que utilizan láseres, ^{[ 76 ]} cañones de red y redes aire-aire, interferencia de señales y secuestro mediante pirateo en vuelo. ^{[ 77 ]} Se han desplegado sistemas de defensa anti-UAV contra drones del EIIL durante la Batalla de Mosul (2016-2017) . ^{[ 78 ] [ 79 ]}

Entre los enfoques alternativos para lidiar con los UAV se incluyen el uso de una escopeta a corta distancia y, para drones más pequeños, el entrenamiento de águilas para que los capturen en el aire. ^{[ 77 ]} Esto solo funciona con UAV relativamente pequeños y municiones merodeadoras (también llamadas "drones suicidas"). Los UCAV más grandes, como el MQ-1 Predator, pueden ser derribados (y con frecuencia lo son) como aeronaves tripuladas de tamaños y perfiles de vuelo similares. ^{[ 80 ] [ 81 ]}

Las embarcaciones y buques más pequeños suelen estar equipados con ametralladoras o cañones rápidos, que a menudo pueden ser letales para aeronaves que vuelan a baja altura si están conectados a un sistema de control de tiro dirigido por radar o a un cañón controlado por radar para defensa puntual. Algunos buques, como los destructores y cruceros equipados con Aegis , representan una amenaza para las aeronaves comparable a la de cualquier sistema de defensa aérea terrestre. En general, las aeronaves deben tratar a los buques de guerra con respeto, pero lo contrario también es cierto. Los grupos de batalla de portaaviones están especialmente bien defendidos, ya que no solo suelen estar compuestos por numerosos buques con armamento pesado de defensa aérea, sino que también pueden lanzar cazas para realizar patrullas aéreas de combate e interceptar amenazas aéreas.

Países como Japón utilizan sus buques equipados con misiles tierra-aire para crear un perímetro exterior de defensa aérea y una zona de vigilancia por radar en la defensa de sus islas principales, y Estados Unidos también utiliza sus buques equipados con el sistema Aegis como parte de su Sistema de Defensa contra Misiles Balísticos Aegis en la defensa del territorio continental de Estados Unidos.

Algunos submarinos modernos, como los submarinos Tipo 212 de la Armada alemana , están equipados con sistemas de misiles tierra-aire, ya que los helicópteros y los aviones antisubmarinos representan amenazas importantes. El misil antiaéreo lanzado desde submarino fue propuesto por primera vez por el contralmirante de la Armada estadounidense Charles B. Momsen en un artículo de 1953. ^{[ 90 ]}

Defensa aérea por capas

La defensa aérea estratificada en las tácticas navales, especialmente dentro de un grupo de portaaviones, suele estar construida en torno a un sistema de capas concéntricas con el portaaviones en el centro. La capa exterior generalmente la proporcionan las aeronaves del portaaviones, específicamente sus aeronaves AEW&C combinadas con el CAP . Si un atacante logra penetrar esta capa, las siguientes capas provendrían de los misiles tierra-aire transportados por los escoltas del portaaviones: los misiles de defensa de área, como el RIM-67 Standard , con un alcance de hasta 100  millas náuticas, y los misiles de defensa puntual, como el RIM-162 ESSM , con un alcance de hasta 30  millas náuticas. Finalmente, prácticamente todos los buques de guerra modernos están equipados con cañones de pequeño calibre, incluido un CIWS , que generalmente es un cañón Gatling controlado por radar de entre 20  mm y 30  mm de calibre, capaz de disparar varios miles de proyectiles por minuto. ^{[ 91 ]}

Los ejércitos suelen tener una defensa aérea en profundidad, desde sistemas de defensa aérea portátiles integrados (MANPADS) como el RBS 70 , Stinger e Igla en niveles de fuerza menores hasta sistemas de defensa antimisiles a nivel de ejército como Angara y Patriot . A menudo, los sistemas de misiles de largo alcance y gran altitud obligan a las aeronaves a volar a baja altura, donde la artillería antiaérea puede derribarlas. Además de los sistemas pequeños y grandes, para una defensa aérea eficaz deben existir sistemas intermedios. Estos pueden desplegarse a nivel de regimiento y consistir en pelotones de plataformas antiaéreas autopropulsadas, ya sean cañones antiaéreos autopropulsados ​​(SPAAG), sistemas de defensa aérea integrados como el 2K22 Tunguska o plataformas de misiles tierra-aire todo en uno como Roland o SA-8 Gecko .

A nivel nacional, el Ejército de los Estados Unidos era atípico, ya que era el principal responsable de las defensas aéreas antimisiles del territorio continental de los Estados Unidos, con sistemas como el Proyecto Nike .

La defensa aérea suele estar a cargo de cazas equipados con misiles aire-aire . Sin embargo, la mayoría de las fuerzas aéreas optan por complementar la defensa de las bases aéreas con sistemas de misiles tierra-aire, dado que constituyen objetivos de gran valor y son vulnerables a los ataques de aeronaves enemigas. Además, algunos países deciden que todas las responsabilidades de la defensa aérea recaigan en la fuerza aérea.

La defensa aérea de área, es decir, la defensa aérea de una zona o ubicación específica (a diferencia de la defensa puntual ), ha sido operada históricamente tanto por ejércitos ( como el Comando Antiaéreo del Ejército Británico) como por fuerzas aéreas ( como el CIM-10 Bomarc de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos ). Los sistemas de defensa de área tienen un alcance medio a largo y pueden estar compuestos por varios sistemas interconectados (en cuyo caso, pueden estar formados por varios sistemas de corto alcance combinados para cubrir eficazmente un área). Un ejemplo de defensa de área es la defensa de Arabia Saudita e Israel mediante baterías de misiles MIM-104 Patriot durante la Primera Guerra del Golfo , cuyo objetivo era proteger zonas pobladas.

La mayoría de los sistemas modernos de defensa aérea son bastante móviles. Incluso los sistemas más grandes suelen montarse sobre remolques y están diseñados para desmontarse o instalarse con relativa rapidez. En el pasado, esto no siempre fue así. Los primeros sistemas de misiles eran engorrosos y requerían mucha infraestructura; muchos no podían moverse en absoluto. Con la diversificación de la defensa aérea, se ha puesto mucho más énfasis en la movilidad. La mayoría de los sistemas modernos suelen ser autopropulsados ​​(es decir, los cañones o misiles se montan sobre un camión o un chasis de orugas) o remolcados. Incluso los sistemas que constan de muchos componentes ( transportadores/erectores/lanzadores , radares , puestos de mando, etc.) se benefician de estar montados en una flota de vehículos. En general, un sistema fijo puede ser identificado, atacado y destruido, mientras que un sistema móvil puede aparecer en lugares donde no se espera. Los sistemas soviéticos se centran especialmente en la movilidad, tras las lecciones aprendidas en la guerra de Vietnam entre Estados Unidos y Vietnam con el SA-2 Guideline .

Muchas naciones han desarrollado tácticas importantes para la supresión de la defensa aérea . Armas especializadas como misiles antirradiación y plataformas avanzadas de inteligencia electrónica y contramedidas electrónicas buscan suprimir o neutralizar la eficacia de un sistema de defensa aérea adversario. Se trata de una carrera armamentística: a medida que se desarrollan mejores sistemas de interferencia, contramedidas y armas antirradiación, también se perfeccionan los sistemas SAM con capacidades de contramedidas electrónicas y la capacidad de derribar misiles antirradiación y otras municiones dirigidas contra ellos o los objetivos que defienden.

Los misiles Stinger suministrados por Estados Unidos fueron utilizados contra aeronaves de la Unión Soviética por los muyahidines afganos durante la ocupación soviética de Afganistán en la Guerra Fría. Las granadas propulsadas por cohete (RPG) pueden ser —y a menudo son— utilizadas contra helicópteros en vuelo estacionario (por ejemplo, por milicianos somalíes durante la Batalla de Mogadiscio de 1993 ). Disparar una RPG en ángulos pronunciados supone un peligro para el usuario, porque la onda expansiva del disparo rebota en el suelo. En Somalia, los miembros de las milicias a veces soldaban una placa de acero en el extremo de escape del tubo de una RPG para desviar la presión lejos del tirador cuando disparaban hacia arriba contra helicópteros estadounidenses. Las RPG se utilizan en este papel solo cuando no se dispone de armas más eficaces.

Otro ejemplo del uso de RPG contra helicópteros es la Operación Anaconda en marzo de 2002 en Afganistán. Los insurgentes talibanes que defendían el valle de Shah-i-Kot utilizaron RPG en fuego directo contra helicópteros que aterrizaban. Cuatro rangers murieron ^{[ 92 ]} cuando su helicóptero fue derribado por un RPG, y el miembro del equipo SEAL Neil C. Roberts cayó de su helicóptero cuando fue alcanzado por dos RPG. ^{[ 93 ]} En otros casos, helicópteros han sido derribados en Afganistán durante una misión ^{[ 94 ]} en la provincia de Wardak. Una característica que hace que los RPG sean útiles en la defensa aérea es que están espoletas para detonar automáticamente a 920 m. ^{[ 95 ]} Si se apunta al aire, esto provoca que la ojiva explote en el aire, lo que puede liberar una cantidad limitada pero potencialmente dañina de metralla que impacta en un helicóptero que aterriza o despega.

Para los insurgentes, el método más eficaz para contrarrestar las aeronaves es intentar destruirlas en tierra, ya sea penetrando el perímetro de una base aérea y destruyendo aeronaves individualmente, como en el ataque a Camp Bastion en septiembre de 2012 , o encontrando una posición desde donde se pueda atacar a las aeronaves con fuego indirecto, como morteros. Una tendencia reciente que ha surgido durante la Guerra Civil Siria es el uso de misiles antitanque contra helicópteros que aterrizan. ^{[ 96 ]}