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一跃惊天的“飞鱼”导弹

Weave 2019-11-18 历史

(转载请注明出处)

人所共知的引子

1982年5月4日,冰冷的的南大西洋,英国皇家海军42型导弹驱逐舰“谢菲尔德”号(舷号D80)与护卫舰“亚尔茅斯”(舷号F101)号正在马尔维纳斯群岛南偏东方向海区巡航。由于英军马岛远征特混舰队的两艘航空母舰“赫尔墨斯”和“无敌”号都是两三万吨的小玩意儿,不能保证固定翼舰载预警机安全起降,英国人只好沿用二次大战时的老套路,让防空驱逐舰前出执行舰队的防空警戒任务。两天前皇家海军的“征服者”号核潜艇击沉了阿根廷海军的老爷舰“贝尔格拉诺将军”号,现在要严防阿根廷人报复。不过服役才7年的“谢菲尔德”算得上皇家海军的新锐,舰上搭载的GWS30“海标枪”中程舰空导弹40公里的射程按说也不是吃素的。再说“谢菲尔德”的阵位也在阿根廷军机的作战半径以外嘛。

可惜好日子也就持续到中午,11时4分,瑟缩在舰桥上的瞭望员彼得.沃波尔看到西面水天线上突然跃出一缕烟雾,待他从中辨认出那是一枚急速逼近的“飞鱼”导弹时,晚矣!4秒钟后飞鱼毫无悬念地击中了“谢菲尔德”水线上方2米处的舰身,导弹穿过第二层甲板,未燃尽的燃料在舰上引发了大火。在熊熊燃烧了6天后,这艘皇家海军当时最先进的防空驱逐舰沉入了海底,舰上20名官兵死亡,26名官兵受伤。

燃烧的“谢菲尔德”

这就是本文主角——“飞鱼”反舰导弹在世人面前的首次亮相。

替补出身

这要回到十多年前了。60年代,法国军方原先的海上武器政策是集中力量搞反导导弹。但这个当时被命名为“蔓陀萝”的玩意成了个无底洞实在搞不下去了,军方才不得不于1968年10月宣布放弃,转而发展舰舰导弹。而在一年前的第三次中东战争中,埃及用苏制“冥河”舰舰导弹一举击沉以色列驱逐舰“埃拉特”震惊了西方海军界。在法国海军的支持下,法国国营航宇公司(原北方航空公司)在第一代舰舰导弹M20(在CT20靶弹基础上为瑞典研制的导弹—又名“RB08”)基础上,加上该公司原来在试验惯性自主制导系统和低高度飞行试验弹AS33和AS34上取得的经验,还充分利用了CT20和AS30空地弹的技术,开始发展MM38 “飞鱼”。

试验中的“飞鱼”

凭着CT20和AS30打下的底子, 在1962-1965年期间法国人就研制出了惯导系统。1965-1969年间法国无线电及电话公司又搞出了无线电高度表。因为关键部件提早解决了,所以正式研制飞鱼导弹就省了不少事,从开展设计到交付军方开始鉴定只用了五年,即1967-1972年。不过后两年都是航宇公司对“飞鱼”的试验。从1970年7月至1972年7月,在地中海试验中心试射16发,其中9发是自导的。1971年11月17日,在三级海况情况下发射的MM38在飞了38公里(标准射程)之后,在吃水线以上7米处击中靶舰。1972年5月31日,在地中海上命中23公里外的目标。7月2日,希腊巡逻艇“Kimoht号”用装165公斤战斗部的“飞鱼”击沉了一艘300吨的改装货船。

接下来,法国和英国海军,以及西德海军分别在1973年6月和9月完成了使用鉴定。在法国和英国海军从当年4月开始的使用试验中,英国皇家海军“诺福克”号导弹驱逐舰(“郡”级D21号)在五级海情下共发射了10枚导弹,都命中了目标。6月以后, “诺福克”号还进行了一次双发齐射,当舰艇驶到离最大瞄准角一半时,发射了导弹,两枚导弹都命中了4米长、1米高的目标(拖靶),弹着点相隔不到1米。从9月9日到10月15日的五个星期中,包括法国在内的三国海军的五艘舰艇又发射了十五枚导弹,也都命中了目标。这些试验获得的结果表明,导弹质量超过了航宇公司和主顾们的要求。

组成

MM38重735公斤,弹长5.2米,直径0.348米,翼展1.04米。它之所以得到飞速发展,是由于宇航公司在试验弹“AS33”和导弹AS34“鸿鹤”上所进行的试验中尝到了甜头(AS34是由西德MBB公司承包,用在西德空军F104G上的)。上述两种弹主要用作试验惯导系统和高度表的低空飞行试验弹。气动上“飞鱼”沿袭了靶弹C30的大后掠角十字形弹翼,所以又省了不少事。

“飞鱼”通过位于导弹后部、与十字形弹翼在同一平面的四个气动舵实现滚动稳定和控制俯仰与偏航。导弹一共由六个部分组成。

飞鱼的构造

无线电导引头ADAC,由达索研制,它专为在强风(超过6级)情况下作低高度飞行而设计的,不受海浪、云雾和雨水影响。实验表明,它能在至少2秒钟内跟踪上15公里距离的一个100平方米(250吨巡逻艇)目标。在它接近目标之前,就发出起爆信号。

前仪表舱主要包括导引头的热电池组、控制计算机和变频的无线电高度表(精度士20cm),还有简易惯导平台,它包括一个有三个加速度表的垂直陀螺和一个士30“的偏航陀螺。

344毫米(165公斤)的GPI黑索金战斗部装在一个多棱形的钢铸件中,在70“迎角下能产生穿甲效果,通过引信控制弹头在深入舰体内部几米处爆炸,以发挥破片杀伤和冲击波效果。

用轻合金作外壳的固体发动机,通过助推器(100公斤固体燃料)在2.5秒中可达到M=0.93,这一速度可由巡航发动机(150公斤固体燃料)保持110-120秒,大约飞行35公里。

后仪表舱包括舵伺服机构,热电池(1350W)、自爆控制机构。在飞行中出现事故时,自爆装置可将导弹一截为二。

同其舰载型MM38相比,空射型AM39全长约短80厘米,重量减轻近70公斤,射程却显著增大,依飞行高度而定,在52-70公里之间。战斗部和MM38的相同。翼和控制尾翼与MM38的稍有不同,翼的面积增大。

AM39射程的延长,主要是因为欧洲推进剂公司发展了一种比较有效的固体推进剂。助推发动机虽然缩短,但由于主发动机中推进剂比冲的提高,导弹的射程却大大增大。MM38发动机壳体采用较厚的铝质合金,而在AM39上采用了较薄的钢质壳体。

在导引头上,为增大搜索范围,AM39也稍作了改进。改进的导引头能见度极限扩大了约10%。因此,尽管导弹飞行时间延长,目标和发射平台位置的输入信号精度差些,但一般来说,40节航速的目标是逃不出其搜索区的。在MM38上,搜索范围有三个,可以根据目标的特性进行选择,在AM39上也是如此。导弹从1000米的发射高度上降落以后,由自动驾驶仪控制飞行。为了适应高空携带,电子密封舱也做了修改。

MM40

MM40射程增大到70公里,通常使用目标定位的中继站(直升飞机),而系统保留着“发射后自主”的特点。70公里对高亚音速“发射后自主”的导弹来说已经是最大射程了。

弹道

飞鱼一打出去就是自控的。如果在飞行中不发生突然事故,是不会偏离其目标的。攻击舰可以任何方式实行攻击,用几发导弹攻击同一目标,或攻击不同目标。单射或2-3发齐射的间隔时间是2-5秒。

飞鱼的弹道由前述“组成”部分中的三个分系统保证:即简易惯导平台、无线电高度表、ADAC自导头。三个系统都有比较先进的技术设计且与其余二个系统配合,与弹上其它部件的作用也协调一致,以此保证导弹沿正确的弹道飞行并精确命中目标。

整个弹道分为发射段,巡航段和自导段三部分。整个飞行过程中的飞行高度都很低,发射段大部分为30米,巡航段降为15米,自导段进一步降高 ,自始至终处于敌方搜索雷达盲区之内,以避开敌方防御手段的攻击,发挥自己隐蔽突袭的效果。

下图是MM38在最大射程时的飞行弹道。导弹可以在与发射管轴线成士30度角(MM40可达士90度角)的情况下发射。导弹飞离发射装置后加速飞行并爬升到平均高度为30米(最高80米)的弹道,在这一高度飞行2.5公里后,导弹稳定在15米的高度上作巡航飞行。发射后2.5秒钟,弹上巡航发动机点火工作,当导弹飞行速度稳定在300米/秒时,助推器熄火。飞行20公里之后,当导引头开机时,高度降至7米,海况良好时可降至2-3米。自导头搜索的目标,由发射时所在位置①到达位置②,搜索范围④的延伸是在发射前预先选定的。在巡航飞行中惯导平台可弥补航向误差③。空舰弹AM39发射后的弹道与MM38的相似。

飞鱼的弹道

发射后不久即进入巡航段,由于惯导系统的作用,导弹首先按航向飞行,高度保持不变。当然,简易惯导平台也要校正导弹的实际航向与发射时计算机存储器中给定的目标方向之间的偏差。

飞鱼导弹巡航段终点的平均误差(对25-37公里之间的目标),横向均方偏差为150米,纵向均方偏差为80米,在水面上的实际飞行高度可根据不同海情和隐蔽的原则,由无线电高度表控制。

在射击时导引头装定在距离已知目标位置大约12-15公里时才开机。搜索范围的大小既随导弹飞行时间和弹道的误差变化,也随目标速度以及目标方位的误差变化。当所计算的目标距离与发射前所给定的导引头开机距离相符时,导引头才开机,由是进入自导段。开机后雷达的频率在多个频点间跳跃,以提高电子抗干扰能力。

在截获目标之后,导引头就转入自动跟踪。它向惯导平台提供形成与目标相遇的弹道所需的比例导航数据。距离和方位的探测是为自动跟踪中截获目标之用。在之前未获目标初始距离精确数据的情况下,也可以发射导弹。但方位数据是必须给定的。在这种情况下,搜索的时间就较长,不过顶多也就2秒。无论发射条件怎样,按设计要求导引头的截获率应超过99.5%。至于快速目标(40节)和大风(6级)情况下,据宇航公司实验情况,其命中概率也超过90%。

巡航发动机熄火后,导弹仍可继续保持以高亚音速飞行,并逐渐下降到末段掠海面飞行高度, 下滑制导是根据与垂直加速器连接的无线电高度表的指令,由起减速作用的水平轴承完成。依海况不同,末段掠海飞行高度可降到8米、5米,乃至降到2-3(甚至0.5)米。然后,导弹始终保持此高度直至击中目标。如选择了较高的末段高度,导弹飞至距目标300米时将自动对目标进行小角度俯冲攻击,以保证击中目标舰身。

只有在风大浪高、目标干舷高度很低的偶然情况下,导弹才可能会飞越目标,但这种可能性很小而且发生的机会不多。在此种条件下,可预先选择使用导弹的近炸引信以使导弹在飞抵目标中心线上空时立即引爆战斗部,这样起码可以严重破坏舰艇甲板上部结构。

飞鱼的射程-速度曲线

在MM38导弹的90%有效射程内飞行速度保持为0.9M。在110秒时飞行距离为34公里。在44公里处,M数是0.7,航向偏差为30米,当导弹飞行速度降至0.5M时,仍能控制导弹机动飞行。但速度降至0.45M时就不再稳定,自导头难以跟踪目标了。对于在23-28公里处以5-18节运动的300吨模拟目标,发射的四发试验弹全部命中目标,其弹着点在1.8米(高)x2.7米(宽)的矩形区内。

关键部件

雷达自导头

飞鱼导弹系列使用的都是ADAC无线电主动导引头,不带外罩重32公斤,长840毫米。

ADAC自导头

自导头主要数据:

类型:主动式单脉冲

雷达频段:3厘米波段

距离搜索速度:约30公里/秒

角度搜索速度:20度/秒~30度/秒

作用距离: 等效面积70平米,小目标,作用距离>15公里(四级风浪);

等效面积200平米,快艇,作用距离20公里,六级风浪;

等效面积1000平米,作用距离23公里

测距精度:士1米

拦截概率是指导弹在距离目标5米,即相当于战斗部威力半径之内近炸的概率。攻击中要求保证不能进入海面,当海情为2、4、6级时,其高度的精度要求分别为0.3米,0.4米和1.1米。

5~6级海情时,不保证直接命中,所以必须打开近炸功能机构。

自导头主要组成:

天线采用卡塞格伦天线,波束宽度士1.5度~4度,3dB;士8度,15dB;波束偏转士16度,高低角士10度。

发射机由热电池供应27伏电压,经变流机变换成250伏脉冲交流信号,再利用电容充放电,饱和变压器和脉冲变压器获得12000伏高压,供磁控管谐振,发射高频脉冲。发射机峰值功率不小于30KW,磁控管电流:交流约0.5A。

接收机由自动增益控制、本振、和差器、中级放大器等组成。接收噪声系数9dB:总噪声系数16dB,灵敏度信噪比7dB即可捕捉目标。

角度跟踪部分根据单脉冲可以反应误差角,整个角跟踪回路由位置速度反馈组成一个一级无静差系统,即位置无静差,速度有静差,而依据静差形成比例导引信号。

距离跟踪部分主要是测距用的计算机。电源包括27伏热电池和变流机。

战斗部

飞鱼导弹系列使用的战斗部,大体都相同,都采用具有冲击波和破片杀伤能力的穿甲战斗部,延时和近炸引信,在70度倾角下产生穿甲效果,能进入舰体内3.5米处爆炸,其主要性能如下:

飞鱼战斗部

总长:438毫米;

直径:348.8毫米;

总重:165公斤;

装药:埃索里炸药(TNT40%、黑索金60%);

药重:42公斤,

装填系数:26%

战斗部的重量和尺寸,是法国海军工程技术局提出的战术技术指标之一,战斗部的直径取决于导弹的直径,重量取决于射程和威力的综合指标,射程又主要取决于雷达视距,例如MM38定型要求为40公里,战斗部的总重量定为165公斤。

根据现代舰艇的速度和装甲厚度,法国海军对战斗部的技术要求是:当攻角为60度时,能穿透12毫米厚的钢板,并保证能在舰内爆炸,使一艘90米长10米宽的军舰被一发击中之后,就丧失战斗力。

飞鱼导弹系列飞行末段有三个高度:8米、4.5米、2.5米,可根据不同海情选择。这对大中型舰船来说,均可直接命中,但对1000吨以下的小型目标就可能从艇面上掠过,因此要求有近炸功能以及破坏舰面设施的能力。这就是说,对战斗部设计提出了两个要求:一是直接命中时,要能穿入舰内爆炸,产生的冲击波威力要大,战斗部要有坚硬、尖锐的外壳,穿透能力强,同时适当采用径向平行穿弹,提高定向威力,二是近炸时,要求能尽量摧毁舰面建筑和设备,那就要求有足够数量和重量的弹片。

影响战斗部设计的因素很多,但主要是受体积和重量的限制,例如飞鱼导弹外形设计是继承“鸬鹚”的成果,战斗部的直径基本上已经定型,装药重量应根据射程和全弹总重量等因素来综合考虑。飞鱼导弹根据雷达视距40公里,弹重650公斤(AM39),确定战斗部为165公斤左右,约占总重量的四分之一。为在这种条件下提高战斗部威力和安全可靠性,曾作过不少试验和分析,设计过程中也采取了一系列的措施,例如:

战斗部外形:采用炮弹型,坚硬尖锐头部,材料为炮弹钢120kg/毫米,。当导弹攻击速度为0.9M、攻角为60“时,可穿透45毫米厚的钢板,当导弹速度0.6M、攻角为60度时,可穿透>12毫米的钢板。因此设计要在穿透40~45毫米钢板时壳体不会变形。

当攻角超过50度时,容易发生跳弹现象。为保证在攻角不小于60度时能穿透甲板,不打滑,在弹头上加了六个防滑爪。1971年4月2日,在法国西部Lokient海军炮兵试验场,用炮弹式战斗部在340毫米口径大炮上进行的穿透能力试验,结果是导弹速度0.6M、攻角为75度时仍能穿透12毫米的钢板,基本未出现跳弹现象。

发动机

飞鱼导弹系列的助推及巡航发动机,都是固体发动机,铸双基火药,星形燃烧室,MM38为合金外壳,其余均系钢壳。

巡航发动机:

装药:浇铸复合装药,端面燃烧

燃烧时间:MM38为120秒,AM39 为135-150秒,MM40为220秒

燃速: 8毫米/秒

燃烧室温度:3200度

燃烧室压力:76巴

巡航发动机温度特性曲线

助推发动机:

装药:双基装药,径向燃烧

药重:76.5公斤

比冲:230秒

燃速: 11毫米/秒

燃烧时间:2.3秒

燃烧室温度:3100度

燃烧室压力:80巴

平均推力:74000牛顿

总冲:175000牛顿秒

总长:712毫米

直径:348.8毫米

维护保养

MM38一经安装到舰艇上,在一年之内不需要维护保养,而只要求对每个发射容器进行轻微加压试验和对陀螺仪运转时间记录作定期检查。在舰上服役期满一年之后,导弹要上岸进行二级维护,这种维护工作进行得很快,导弹在测试台上一般不会超过20分钟,但整个测试很全面:各部件的功能都要经过测试,并且由自动检测设备(ATE)对导弹维护后的状态作出鉴定。MM40的全部测试程序与MM-38的类似,主要变化是采用了不同的接口设备和工具。

在和平时期,导弹一般不安装在发射装置上,这时需要每月对发射装置进行一次二级维护

在战时,或导弹装到发射装置上之后,系统不需要任何维护。但如果有可能,最好每隔半月对系统进行一次检测。

保养飞鱼

这种维护保养工作由随发射装置一起交付的可重复编程的小型自动测试设备(Stralite)进行。导弹与发射装置之间的电缆和接口设备的测试工作必须在码头区进行。

维修基地内的三级维护设备可用于对发射装置的备件进行单独测试。几个测试台环绕放置在单通道单脉冲信息处理机(SAPCM)的周围,这种信息处理机与MM-39和MM-40系统采用的相同.

AM39导弹的维护分四级:一级在机场维护,即每次挂弹前进行外观检查,每次在有盐雾地区执行任务返回机场后用淡水冲洗并吹干,然后封存入箱。二级维护,在基地维护车间用专用设备33-16Y进行。三、四级维护,在公司或所属分系统工厂进行。

由用户进行的一、二级维护,还可对导弹进行定期预防性检查在仓库存放条件下,一年进行一次,在执行任务满10次后检查一次,或在直升飞机下吊放15天后检查一次。用33-16Y设备还可进行修正性检查,即通过检查发现导弹有故障时,查明有故障的分系统并把它换掉,但分系统本身故障的排除,必须返回分系统工厂进行。

对导弹检验,是按己编好的程序由检验台自动进行的。该设备能对导弹近30个参数的静态特性,进行全面检查。发现不合格的参数,打印的检查记录上打出特殊记号;需要时,也可打印出有故障系统参数的具体数字,然后查明并更换。更换后要重新检查一次。导弹二级维护设备,除对导弹进行全面检查外,还可进行自检。

合作生产

MM38

飞鱼研制成功后的产量提高很快,1972年还是每月4-6发的产量,到1974年初已经升至每月15-20发。“飞鱼”的生产周期从原材料供应到收进货款是18个月。分系统协作在法、德、英三国开展。弹的前半部分,主要指导引头,是法国达索公司和英国主分承包商共同生产的,固体药柱是在纪龙德的国家火药局生产的,计算机和控制元件是夏蒂荣工厂生产的;弹的后边部分,主要指辅助设备,还有发射管,是西德的MBB和英国的Morfax生产的,总装是由布尔日工厂完成的。火控装置、导弹的前后检查和封存在Subdary进行,那里有四条自动检查线用来对导弹进行包括装药和发动机点火的全面试验。航宇公司在Subdray的试验中心还配备有一个以“三轴”操纵台为中心的大功率模拟装置,它可进行导弹的全面模拟飞行试验,以保证出厂前完备的飞行性能。

福利:击沉“谢菲尔德”过程简介

5月4日凌晨5点,阿海军出动一架SP-2H海王星侦察机(编号0708/2-P-112,无线电呼号“水星”,隶属侦察中队)。该机从里奥.格兰德海军航空兵基地起飞。最初的任务是监视英国海军的行动——当天阿空军的C-130运输机预计飞往马岛。后空运行动取消,但SP-2H仍执行监视任务。在8点前后该机雷达三次捕捉到英舰。之后阿指挥机关下令该机雷达关机直到10点。

5月4日态势图

在里奥.格兰德这边,2架超军旗在9:45从机场起飞。长机编号为0752/3-A-202,僚机编号0753/3-A-203。10:00,在距离英舰队462公里外与空军的KC-130H加油机完成空中加油。10:35,海王星爬升至高度1170米(3500英尺),雷达开机后即捕捉到2个中等大小目标(“谢菲尔德”和“亚尔茅斯”),具体方位在南纬52度33分55秒、西经57度40分55秒。通过无线电告知超军旗后返航。

超军旗双机随后超低空飞行。10:50左右,双机爬升至160米(500英尺)高度,机载雷达开机对SP-2H提供的目标信息做最后一次确认,但是发现雷达屏幕上是一片空白!长机决定继续前进,飞行25英里(40公里)后再度爬升,就在距“谢菲尔德”号28.7英里(46公里)处时,目标终于出现。数据被输入火控系统,超军旗随即再度降高进行最后的突防,完成锁定后发射了AM-39飞鱼反舰导弹,时为11:04。此时超军旗距离“谢菲尔德”约25英里(40公里),肉眼完全看不见。剩下的活就交给“飞鱼”了。

画家笔下的场景,弹翼的外形似乎不太对劲

英国方面,“谢菲尔德”号的同型舰“格拉斯哥”号导弹驱逐舰,与另外三艘位于最北方的雷达哨舰捕捉到了阿军机的第一次跃升,并在第一时间通报给了设在无敌号上的舰队防空指挥所。然而,因为当天早晨发生了一次误报,无敌号上的防空指挥所便忽略了这次的警告。这时“格拉斯哥”号导弹驱逐舰仍然持续监控超军旗第一次跃升的概略位置并且探测到了第二次跃升。这一次,英舰上的电子战设备接收到了飞鱼导弹上雷达自导头的信号。

但“格拉斯哥”号未能通过数据链分享目标信息,仅通过UHF通讯发送提醒。“谢菲尔德”号收到了提醒,防空作战军官被叫到作战室,但他不信“谢菲尔德”号处于阿根廷携带着导弹的超军旗的打击范围内,因为他不知该机可空中加油。唉唉,要说能在新锐的42型驱逐舰上作战部门混的,怎么着也不是皇家海军里的饭桶吧,而且“谢菲尔德”还是42型首舰;居然也能这样。总之是没有做出反应。

浓烟滚滚

瞭望哨彼得.沃波尔——“谢菲尔德”号遭受攻击时他正在甲板上,试图用肉眼确认雷达操作官尼克.巴托刚刚报告的一个目标,他看到了一段烟的尾迹并最终确认那是飞鱼导弹,但是晚了:4秒后,导弹命中“谢菲尔德”号,从离水线仅有2米高的位置洞穿射入, “谢菲尔德”号立即失去电力供应,所有的防空系统全部瘫痪。随后,全舰被大火笼罩,20名官兵丧生。谢菲尔德号导弹驱逐舰在数小时后被弃船,弯曲变形的残骸却持续漂流燃烧了六天之久。这艘排水量3200吨造价高达两亿美元的英国最先进的军舰,最后于5月10日在被“亚尔茅斯”号拖带回英国的途中时沉没在大西洋,皇家海军最现代化的战舰就这么被一枚小小的导弹报销了。

谢废尔德

击沉“大西洋运输者”

5月25日,阿根廷第二次使用两枚AM39导弹击中了一艘征用的集装箱运输船“大西洋运输者”号。据英海军说,当时阿根廷打算用这两枚导弹攻击“无敌号”航空母舰,因后者离“大西洋运输者”号不远。但由于有“鹞”式飞机警戒,阿方的“超军旗”未能接近“无敌号”,便改弦攻击“大西洋运输者”号。“超军旗”机载雷达捕捉到“大西洋运输者”号之后,便降至离海面15米高度飞行而躲过了英舰雷达的搜索,在离目标54公里处开始爬高,瞄准目标发射导弹,导弹直飞“大西洋运输者”号。两枚导弹中有一枚命中了这条船,把船身钻出一个比导弹直径大四倍的大洞,随即爆炸起火。

斑斑驳驳,一片狼藉的“大西洋运输者“

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