世界上产量最大的反舰导弹“鱼叉”详解(上)

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世界上产量最大的反舰导弹“鱼叉”详解(上)

2023-03-28 01:14| 来源: 网络整理| 查看: 265

冷战初期,美国海军主要的对地、对海打击任务由航空母舰战斗群担任,主要打击方式为投掷铁炸弹,美国海军在1960年代追随苏联的脚步开始发展反舰导弹。在1965年,美国海军航空系统司令部(NAVAIR)启动一项空射战术反舰导弹的研究案,主要目的是攻击当时配备SS-N-3反舰导弹的苏联潜艇;由于SS-N-3导弹只能在水上发射,因此美国海军计划趁其在水面上进行发射作业时,抢先发射导弹将之击沉;由于这种攻击型态类似捕鲸船以鱼叉攻击浮在水上的鲸鱼,因此计划代号就称为鱼叉(Harpoon)。在当时,“鱼叉”的射程要求是25海里(40km)。

同样在1965年,麦克唐纳·道格拉斯公司(McDonnel Douglas)也自费进行一项长程反舰导弹研究:在这项研发之中,麦道考虑了涡扇发动机与涡喷发动机两种选择,麦道认为涡扇发动机比较省油,但是涡轮喷射发动机成本更低,并且能在相同体积下提供更高推力。因此,麦道选择使用涡轮喷射发动机作为这种反舰导弹的动力,而涡扇发动机则比较适合体积更大、射程更远的战略型巡航导弹。尔后,受到1967年六日战争中,以色列驱逐舰爱拉特号(INS Eilat)遭到埃及导弹快艇以俄制SS-N-2反舰导弹击沉的刺激,美国海军才开始重视反舰导弹的发展 。于是,美国海军立刻拿出手头上现有的鱼叉导弹研究案,将目标改成攻击水面船舰,主要需求是能携带250磅(113.4kg)的战斗部飞行40海里(74km)以上,而且能兼容于现有的舰载导弹发射器的发射架与弹舱。由于射程需求大增,因此必须将最初鱼叉计划的火箭发动机改成吸气式涡轮发动机。

依照前述调整,美国海军在1968年展开鱼叉反舰导弹的初步研究。同时,美国海军武器系统司令部(NAVORD)也提议,发展一种以现有机体改装而来的过渡型导弹,填补鱼叉导弹开发完成前的空档。在1968年11月,NAVORD选定以美国海军现有、由莱恩(Ryan)公司开发的火蜂(Firebee)靶机改装为反舰导弹。其实,莱恩公司先前已经曾向美国海军提出一种名为火花(Fireflash)的火蜂靶机反舰版本。在1971年4月,反舰版火蜂展开舰载测试,并在同年9月完成全系统的打靶试射;不过美国海军还是放弃这个构想,全力发展鱼叉反舰导弹。

在1970年11月, 美国国防系统获得评审委员会(DSARC)批准海军发展鱼叉导弹,当时总共有舰射型(RGM-84A)与空射型(AGM-84A)两种,弹体结构与系统都相同,主要差别在于舰射型采用折叠弹翼以容纳于发射管,并在弹尾增加一截固态助推来让导弹升空并达到启动涡轮的速度。在1971年1月 ,美国海军针对鱼叉导弹展开招标(当时有5家厂商参与);其中,麦道由于以经自行进行数年的涡轮喷射反舰导弹研究,自然比其他竞争者更具优势。在1971年6月 ,美国海军果然选定麦道为弹体主承包商,随即进入工程发展(EMD)阶段。

整个工作分为设计、研发和使用测试三个阶段,总共制造了102枚原型弹,其中32枚用于设计阶段,40枚用于研发阶段,30枚用于使用测试;这102枚之中,80枚拥有导引及控制系统,而之中10枚则配备战斗部。在1972年,鱼叉导弹的发动机承包商也尘埃落定,由Teledyne公司击败盖瑞特(Garrett)成为鱼叉导弹的涡轮喷射发动机承包商,发动机型号为J-402。在70年代初期,西方情报单位确认苏联海军已经部署第一种能从水下发射的P-70反舰导弹(北约代号SS-N-7 Starbright),并搭配查理级巡航导弹核潜艇,因此美国海军也决定跟进发展类似系统,在1972年1月将潜射鱼叉导弹(编号UGM-84A)纳入需求,此种版本系以一种“胶囊(encapsulated)”外罩将鱼叉导弹密封,由鱼雷发射器射出后浮出水面,里面的导弹才进行点火发射。此后,麦道又自行加入岸基发射版本,使鱼叉反舰导弹成为西方第一种兼具空射、舰射、潜射与岸射四种版本的反舰导弹系统。

鱼叉导弹在1972年7月展开地面测试,1972年12月至1977年3月进行了飞行与实战测试,总共发射了40枚 。最早的基本型鱼叉导弹可携带500磅(227kg)战斗部飞行60海里(111km)。在1972年10月20日,一架美国P-3C巡逻舰成功以空射鱼叉导弹(编号AGM-84)击中靶舰,成为鱼叉导弹首次成功的实弹试射 。在1974年6月,DSARC批准生产150枚预量产型鱼叉导弹用来作战测评之用。鱼叉导弹从1975年7月开始量产,研发工作于同年12月全部完成,并在1977年7月进入美国海军服役。第一批舰射型鱼叉导弹(编号RGM-84A)在1978年6月运交美国海军 ,首批空射型的AGM-84则在1979年服役,而首批UGM-84A潜射型鱼叉导弹则于1981年起服役。到了1979年后期,第1000枚舰射型鱼叉导弹已经交付美国海军。美国向台湾交付了空射型、舰载型、潜射型鱼叉反舰导弹。鱼叉导弹不仅供美国海军使用,还大量供给盟国使用,现有将近30个国家使用,总数约6000枚,是西方世界最普遍的反舰导弹。

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鱼叉导弹的导引方式、尺寸重量的等级与同时期名满天下的法制飞鱼反舰导弹(Exocet MM-38~40)类似,但是采用涡轮发动机推进使得射程较后者大幅增加(飞鱼导弹使用固态火箭作为动力)。鱼叉导弹的弹体拥有两组十字形翼面,位于弹体中部是四片大面积梯型翼,弹尾则设有四面较小的全动式控制面,两组弹翼前后完全平行,而且均为折叠式,折叠幅度为弹翼的一半;此外,舰射、潜射型的火箭助推器上也有一组十字形稳定翼。为了减轻重量,除了战斗部、加力器采用钢质结构外,鱼叉导弹其余的外壳、翼面都采用铝合金制造,整枚导弹由前而后依序为导引段、战斗部、推进段与尾舱。

鱼叉导弹弹体长3.84m,含加力器则为4.6M,直径34.3CM,翼展91.4CM。导引段位于导弹前部,主要组件包括弹鼻天线罩、德州仪器公司(TI)的PR-53/DSQ-28主动雷达制导寻标器、导弹导引单元(Missile Guidance Unit,MGU)、汉纬的AN/APN-194单脉冲雷达高度计及其发射天线。PR-53/DSQ-28采用J波段频率,拥有捷变技术,全面采用故态电子元件固态,机械扫瞄式的圆型低旁波瓣阵列天线的旋转范围为正负各45度角,能在各种天候下搜索远方的海上小型目标,并具备优秀的电子反对抗能力。

鱼叉导弹发动机段占据弹体后段,主要部件包括铝制的半埋固定式发动机进气道(进气流量4.35kg/s)、一具德利台开发的CAE J-402-CA-400型单轴涡轮喷射发动机以及燃料箱,此外还有1个发射电缆插孔以及2个位于燃料箱前端的2个银锌电池;而弹体靠近尾翼以及连接发射架的后弹耳处还刻意加强了结构。舰射及潜射型鱼叉的弹尾拥有一具固体火箭加力器,长度0.74m,重137kg,装有66kg的高能推进剂,推力为6732dN,作用时间约2.5~3秒,能在发射后2.9秒内让导弹获得10G的加速度,飞行速度达到0.75马赫,当导弹爬升至340m的高度时便自动脱离,由涡轮发动机接手工作。

J402-CA-400单轴涡轮喷气发动机长度0.748m,重45.36kg,采用环形燃烧室,压缩机为轴流和离心组合式,转子转速为41200r/min,压缩比5.81,耗油率34mg/Ns,持续推力294dN,在海平面高度上从起动到最大推力的额定时间约7s,持续作用时间为15分钟,工作寿命约1小时,能提供弹体0.85至0.9马赫的巡航速度。燃料箱长度为1.22m,可储存45.4kg的燃油。发动机工作时,燃油先透过负载弹性波纹管加压,接着进入燃烧室,混合加压空气然后点火燃烧。发动机的点火装置采用固体推进剂起动器以及含镁量为62%的烟火剂,由电发火星塞引爆起动,在低温、低空速时亦能正常起动,在测试中于高温(71℃)、低温(-54℃)环境都能顺利启动。位于尾舱的尾翼采用电力伺服驱动,每个翼面的舵机由连续运转马达、传动机构、摩擦圆盘离合器及制动器组成,偏转角度为正负各30度。

弹上还装有飞行姿态控制系统和飞行高度测量系统,前者由利尔·西格勒公司的三轴捷联式惯性姿态参考仪(Attitute Regerence Assembly,ARA)、国际商业仪器公司的4PISP-OA数位计算机以及供电单元(又称数位计算机/供电器,Digital Computer/Power Supply,DC/PS)/自动驾驶仪构成一个单一总成,重量仅11kg,耗电功率为100W。4PISP-OA拥有7680个16位元二进制编码指令唯独存储器和512个word的随机存取存储器,ARA则拥有3个速率陀螺,负责向自动驾驶仪提供导弹在三个轴向的角速度,进而求得相对应的控制信号传给尾翼控制系统。至于飞行高度测量系统则以AN/APN-194单脉冲主动式雷达高度计为主,用于维持低空巡航的飞行高度,其窄波主动雷达发射天线位于导弹战斗部外壳处下方。

鱼叉导弹系统的射控端为AN/SWG-1(V)鱼叉导弹舰用射控组(Harpoon Shipboard Command and Luanch Control Set,美军称之为Sickles,简称为CLS),此系统设有一个战术数据库,在接战时能依据不同战场情况,自动从战术数据库中筛选适当战术来输入导弹。在导弹发射前,舰上的AN/SWG-1射控系统会先将导弹的DC/PS完成初始化,输入相关战术资料;导弹发射后,DC/PS会接收来自于ARA的加速资料,以及雷达高度计传来的高度,控制弹翼将导弹保持在预先输入的飞行模式中;当雷达寻标器开启并锁定目标后,DC/PS便根据雷达获得的目标位置加以攻击。

鱼叉导弹通常采用距离/方位(Range and Bearing Luanch,RBL)接战模式,此时舰上射控雷达已经获得目标方位与距离信息并输入导弹的DC/PS内,再由载台与目标距离选择适当的寻标器扫瞄模式。在中途航行阶段,导弹依照惯性导航 系统产生的指令作为控制依据,当导弹接近目标时,才开启主动雷达寻标器来确实锁定目标,如此的好处是避免过早开启雷达使让敌方电子支援装置有所警觉。鱼叉导弹的初期弹道高度为700至800公尺,进入终端弹道时,才将飞行高度降至海平面数米,以躲避敌方雷达,此时并打开主动雷达搜寻目标。依据扫瞄范围 ,鱼叉导弹的雷达寻标器有大、中、小三种视窗模式择一使用;使用范围越小的视窗模式,就需要更精确的惯性导航资料,而受敌方电子对抗的机会也越小 。

发射器方面,舰射型鱼叉导弹最常使用的是圆桶状发射器,每组发射器以双联装或四联装的面貌出现。这种发射器有两种型号:一般的MK-141以及适合小型舰艇的轻量化MK-140。MK-141的发射管壁比MK-140厚,并具有防震功能。除了专属的MK-140/141发射器外,鱼叉导弹还能装填于几种美国海军制式发射器内,如单臂的MK-13、双臂的MK-26以及平常用于装填ASROC反潜火箭的MK-112八联装发射器。MK-112的左、右两侧各两个发射箱能选择装填鱼叉导弹,因此每具MK-16最多能有四枚鱼叉导弹在发射器内备便。

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相较于法国早期飞鱼(MM-38)、意大利早期型奥图玛(Otomat)以及瑞典早期型RBS-15等反舰导弹,雷达寻标器搜索范围较窄,大约只有偏离轴心的正负5到10度以内,因此发射前船舰需要转向,将发射器对准目标大致方位,否则导弹开启雷达寻标器之后将难以锁定目标;所以这些反舰导弹发射器多半需尽量朝向前方,使船舰以舰首接敌(最快速度接近敌方,并将暴露的雷达截面积减至最小)时,不需要大幅转向就能尽快发射导弹,但对于安装位置的要求较高。鱼叉反舰导弹一开始就拥有大角度的寻标器,即便发射时导弹与目标之间的夹角较大,雷达寻标器还是能捕获目标并控制导弹转向,所以MK-141发射器对于射界的要求低,不必占用舰上射界最好的前、后位置(这些位置通常需留给舰炮与防空导弹),通常以横向安装于舰体中部上层结构之间,最大幅度地节省甲板空间。



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