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武器简史:水下煞星,鱼雷的今生前世

2019-04-17  半梦书斋

在近现代海战中,鱼雷是一种能在水中自行推进航行并能自动导向攻击目标的水中兵器,具有航行速度快、航程远、隐蔽性好、命中率高和破坏性大等特点,素有“水下煞星”之称。它的攻击目标主要是战舰和潜水艇,也可以用于封锁港口和狭窄水道。鱼雷至今已发展了100多年。在现代武器日新月异的今天,鱼雷仍是反潜的重要武器之一。

武器简史:水下煞星,鱼雷的今生前世

战功赫赫,百年鱼雷发展历程

鱼雷的前身是“撑杆雷”,诞生于距今约200年前。“撑杆雷”的形式是用一根长杆,一头固定在小艇的船头,另一头绑上炸药。使用时,小艇冲向敌舰,用撑杆顶着炸药撞击,引爆炸药将敌舰炸沉炸伤。显然,这种“撑杆雷”有点儿像海战中的爆破筒。其缺点非常明显:小艇必须冲到敌舰肚子下面才能引爆,小艇很容易被敌舰击沉,也有被爆炸波及的危险。1864年,奥匈帝国的卢庇乌斯舰长在“撑杆雷”上装了发动机和螺旋桨,使得雷身可以在水中行进,撞击敌舰。这就解决了“必须抵近爆破”的缺陷,但自带动力的“撑杆雷”无法控制方向,基本一发射就打偏,所以并不实用。

1866年,英国工程师罗伯特・怀特黑德成功地研制出第一枚鱼雷。该鱼雷用压缩空气发动机带动单螺旋桨推进,通过液压阀操纵鱼雷尾部的水平舵板控制鱼雷的艇行深度。当时鱼雷的艇速仅11公里,小时,射程180~640米,尚无控制鱼雷艇向的装置。因其外形似鱼,而称之为“鱼雷”,并根据怀特黑德的名字(意译为“白色”)而命名为“白头鱼雷”。

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“白头”鱼雷遂成为各国鱼雷发展公认的母型。早期鱼雷主要由水面舰体携载发射,入水后按预先设定的航深和航向作直线航行,在有效射程内攻击水面舰船及其它水中目标,命中率取决于测定目标运动参数的准确度、鱼雷深度和航向控制的精确度。当时,海军战舰和特制的鱼雷艇普遍都装备一至数个鱼雷发射管,但两者的发射方式略有不同。战舰上的发射装置可以调整发射方向,鱼雷艇则因体积小,只能靠艇身的机动来调整发射方向。由于鱼雷只能自航数百米,作战时需冒险抵近攻击,故防护能力较弱的鱼雷艇一般是在大舰的掩护下发动突袭,或乘夜雾时单独进行偷袭。尽管当时鱼雷的航程有限,但威力极大,所以一问世便很快成为欧美各国海军的新宠。

几乎与怀特黑德同时,俄国发明家亚历山德罗夫斯基也研制出类似的鱼雷装置。1887年1月13日,俄国舰艇向60米外的土耳其2000吨的“因蒂巴赫”号通信船发射鱼雷,将其击沉。这是海战史上第一次用鱼雷击沉敌舰船。

1899年,奥匈帝国的海军制图员路德格・奥布里将陀螺仪安装在鱼雷上,用它来控制鱼雷定向直航,制成世界上第一枚控制方向的鱼雷,大大提高了鱼雷的命中精度。

1904年,美国人E・w・布里斯发明出用热力发动机代替压缩空气发动机的第一条热动力鱼雷——蒸汽瓦斯鱼雷,使鱼雷的航速提高至约65公里/小时,航程达2740米,增强了鱼雷的战斗力。蒸汽瓦斯鱼雷燃料和水同时进入燃烧室,燃烧后产生蒸汽,推动发送机,带动螺旋桨旋转推进,做功后的蒸汽直接排放到海水中,产生尾迹。蒸汽鱼雷总能量高,可选择不同的速度。

第一次世界大战开始时,鱼雷已被公认为仅次于火炮的舰艇主要武器。面对英国的海上优势,德军开展“无限制潜艇战”,击沉大量英国商船。一战期间,被鱼雷击沉的运输船达1153万吨,占被击沉运输船总吨位的89%;舰艇162艘,占被击沉舰艇总数的49%。著名的日德兰大海战中,英国驱逐舰就用鱼雷击沉了1.4万吨的德军老式战列舰波默恩号。

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二战期间,被鱼雷击沉的运输船总吨位达1366万吨,占被击沉运输船总吨位的68%;舰艇达369艘,占被击沉舰艇总数的38.5%。由于海军航空兵的发展,鱼雷攻击机对舰队的袭击成为了太平洋上新风景线。奇袭珍珠港中美军沉没的4艘战列舰基本都是被鱼雷炸沉的;中途岛海战美军损失的唯一一艘航母“约克城号”也是被日本飞机用鱼雷击沉的。而日本海军的骄傲——“大和号”和“武藏号”战列舰,也都是被美军鱼雷彻底葬送的。大西洋战场上,除了德国潜艇用鱼雷来围剿盟军商船外,德国海军强大的“俾斯麦号”战列舰,最终也是被鱼雷击沉。

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德国在二战时期曾经扮演“鱼雷达人”的角色,依靠其先进的军工系统,依然在鱼雷研发界占据一把交椅。

1938年,正积极策划二战的德国,在潜艇上配备了无航迹电动鱼雷。它不会像蒸汽动力鱼雷一样,因为排出蒸汽而形成明显的航迹,从而更加隐蔽。

到二战中期的1943年,德国又研制出单平面被动式声自导鱼雷。这种鱼雷安装了声呐设备,发射出去后可以根据敌舰的噪声而自动修正航向。

二战末期,德国又发明了线导鱼雷。这种鱼雷尾部拖有一根长长的导线,发射后舰上的成员可以通过导线对鱼雷进行控制,从而进一步提升命中率。二战结束后,鱼雷技术进一步提高。

美军对鱼雷的研发在二战前期落后于日本,但一旦意识到鱼雷对于综合海战能力的重要性,美国强大的军工研发和生产能力迅速展现出来。为了加强对敌方潜艇的狙杀能力,美军的鱼雷也不断推陈出新。

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50年代中期,美国制成双平面主动式声自导鱼雷(又称反潜鱼雷),它可在水中三维空间搜索,攻击潜航的潜艇。

1960年,美国又首先研制出“阿斯罗克”火箭助飞鱼雷(又称反潜导弹)。它由火箭运载飞行至预定点后入水自动搜索、跟踪和攻击潜艇。

70年代后,鱼雷采用了微型电脑,改进了自导装置的功能,增强了抗干扰和识别目标的能力。鱼雷的航速已提高到90~100公里/小时,航程达4.6万米。尽管由于反舰导弹的出现,鱼雷的地位有所下降,但它仍是海军的重要武器。特别是在攻击型潜艇上,鱼雷是最主要的攻击武器。

升级换代,现代鱼雷类型及未来发展趋势

随着信息技术的发展,鱼雷上开始部署微型电脑,改进自导装置,从而使鱼雷逐渐“智能化”。此时的鱼雷速度已经提升到每小时100公里左右,航程更是高达50公里,其威力比起20世纪初的鱼雷又上了不止一个档次。各国至今依然在不断对鱼雷更新换代,其目的是获得更快的航速、更远的航程、更大的威力、更高效的命中能力以及根据战术需要而附加的其他现代化功能。

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现代鱼雷为完成不同的作战使命,一般分为轻、重两个系列,同时还有以轻型鱼雷为战斗部的火箭助飞鱼雷、中型鱼雷及超小型鱼雷。

——重型鱼雷:直径一般为533毫米或更大,可由潜艇或水面舰艇携带,用于攻击水面舰艇或潜艇。特点是航程远、速度快、爆炸威力大、用途广泛。主要产品有:MK48系列(美)、A184、“黑鲨”(意)、“旗鱼”(英)、DM2A3(德)、2000型(瑞典)等。俄罗斯的重型鱼雷型号较多,且性能先进,如:53-65、TEST-71、UGST等、尤其是650毫米(65-73、65-76)超重型鱼雷,装药量达到500千克,更是大型水面舰艇的克星。

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——轻型鱼雷:直径一般小于400毫米,适合于水面舰艇、直升机空投及火箭助飞发射,其主要任务是反潜,也兼顾反舰,其特点是适合多种平台携带,速度高、航程远、机动灵活、使用方便。主要产品有MK46、MK50、MK54(美)、A244/S(意)、MU90“冲击”(法-意)、45-36、APR-2E(A-2)(俄)等。

——火箭助飞鱼雷:由水面舰艇或潜艇发射,经火箭空中助飞到达预定点后入水,自动搜索、跟踪和攻击潜艇。其特点是航程远、航速高,兼有鱼雷和导弹的优点。主要产品有“阿斯洛克”(美)、SS-N-14、SS-N-15、SS-N-16(俄)等。

——中型鱼雷:如瑞典的TP42、TP43和TP427,直径为400毫米;美国的NT37和日本的CRX-l型,直径为482毫米。这种鱼雷速度快、航程远、装药量大,既可当轻型鱼雷,也可当重型鱼雷使用。

——超小型鱼雷:如意大利的A200,直径只有123毫米,长度不到1米,重量不到1.5千克。由于装药量太少,多数已淘汰,仅有极少数在特殊情况下使用。

21世纪,反潜、反舰形势更加严峻。潜艇将以水下20~40节速度,在水深400~1000米处采用隐身及先进的水下对抗技术进行作战,航空母舰等大型水面舰艇不仅具有25~35节的航速,还将装备十分完善的反导手段,并具有强大的对海、对空及反潜作战能力,为满足深海作战的需求,鱼雷的发展也必须适应针对性的变化。

——更快、更远

当前世界各国海军服役的舰艇性能有了明显的提高。为了有效攻击目标,要求鱼雷航速至少是目标舰艇速度的1.5倍。当前常规潜艇水下速度为25节左右,核潜艇一般在35节左右,水面舰艇一般在25~35节之间,这就要求鱼雷航速应大于50节。

“消灭敌人,保存自己”是任何作战行动的基本原则,高技术条件下海战更强调“先敌发现,先机制敌”,以夺取战场上的主动权和战术卜的优势。在舰艇侦察探测能力不断提高的情况下,鱼雷的航程应与发射舰艇探测距离相适应,努力实现在尽量远的距离上发射鱼雷,最少也要能在目标的声呐有效探测距离之外发射,一方面保证发射平台的安全,另一方而可率先发射鱼雷,达到先机制敌、保存自己的目的这就要求鱼雷航程要大于敌舰艇声呐作用距离和近程警戒线。航程越大,越有利于发射平台的隐蔽和安全。根据当前舰载声呐的性能,鱼雷以50节速度追击18节的目标时,射距应大于40千米。

要发展高航速、远航程的鱼雷,最关键的就是动力技术,比如研究新型热动力鱼雷燃料和高效发动机,采用新型高能电池和永磁材料电机技术。此外,还需要进一步改善鱼雷流体线型,减小运动阻力。英国“旗鱼”更是一举打破鱼雷航速在50节徘徊半个世纪的局面,浅水速度达到了令人惊讶的70.5节,在900米最大深度也可达到55节。意大利MU90最大航速53节,航程最大15000米。

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颇受关注的超空泡鱼雷,是运用了空泡产生技术,使鱼雷周围完全被空泡包围,使其类似于在空气中运动,从而大大减少阻力,提高鱼雷速度和航程。俄罗斯BA-Ⅲ“暴风”超高速鱼雷就采用了这种技术,速度达200节以上,航程约10000~15000米。

——更深、更浅

鱼雷航行深度主要取决于目标艇下潜深度。目前常规潜艇可潜到400米,核潜艇600米,最大航行深度甚至可达900米。为有效打击目标,鱼雷航行深度一般应大于600米,并根据作战需求增大下潜深度。

要使鱼雷增大航行深度,一是鱼雷壳体必须采用高强度的新型材料,如合金钢、玻璃钢等;二是鱼雷动力系统必须采用不受水深限制的闭式循环系统。这是目前热动力鱼雷中最先进的动力技术,其燃料和蒸汽两个回路均为封闭系统,故其特性与水深无关,可大大提高鱼雷的航行深度。其原理虽然很简单,但要达到鱼雷发动机的指标要求却是非常困难的。美国MK50采用的就是闭环系统,航深可达750~800米。

此外,随着西方国家作战思想的转变,针对局部战争中浅水反潜的需要,要求鱼雷在具有足够大作战深度的同时,也应当具有浅水海域作战的功能。

浅水海区是海军基地、港口、码头、锚地及航线集中的地方,也是封锁与反封锁的重要战场。多数国家沿海均为浅海海区。近海航行的小型安静常规潜艇,辐射噪声比较低,而且浅水海域的水声环境比较恶劣,常规潜艇较小的噪 声会被海洋噪声环境所掩盖,为此鱼雷必须能快速滤去背景噪声。目前美国的MK48ACDAP、MK50、意大利MU90“冲击”、瑞典2000型、法国的NTL90型“海鳝”等鱼雷都具有较好的浅水作战能力。

——更准、更静

为提高海战中舰艇的生存能力,世界各国海军普遍采用了隐身和水下电子对抗等新技术,如目前潜艇大多采用低噪声线型和结构,低噪声桨,动力系统采用浮阀降噪技术,外部粘贴消声瓦,使潜艇辐射噪声大大降低。舰艇性能的不断提高、隐身技术的应用,配备反鱼雷设备,及舰艇本身的防护措施和战术规避,增大了鱼雷发现目标和攻击目标的难度。

命中目标是鱼雷的最终目的,准确导引是提高命中概率的基本保证 在鱼雷制导技术方面,传统的直航式鱼雷已被逐步淘汰,目前较为先进的均为“遥控+自导”。自导装置目前多为声自导,有主动式、被动式和主被动联合式,新型鱼雷多采用联合式、由于声自导鱼雷对付水面舰艇的效果不如对付潜艇,因此出现了尾流自导技术。各种舰船都具有很强且独特的尾流特性,并与舰艇的宽度和吃水有关,很难用一个小的航行体模拟尾流来诱骗鱼雷,因此现有的反鱼雷手段对尾流自导鱼雷几乎是无能为力。目前,尾流声自导、尾流电阻抗自导技术已在鱼雷上获得实际应用,但尾流自导鱼雷还不能用来对付潜艇,将来可以发展磁尾流自导,光、热尾流自导,放射性尾流自导来对付潜艇。

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遥控技术目前主要采用线导方式。线导鱼雷中所使用的导线大都是铜线,其缺点是导线重、体积大、抗拉力小、传输频带窄、信号衰减量大,而且线导鱼雷中信号的衰减量和导线的长度成正比,导线越长信号衰减量越大,因此限制了鱼雷的航程。随着光纤传输信息技术在通信领域内的成功应用,以光纤代替普通铜导线用于线导鱼雷便成为新的发展方向。美、法等国分别成功地进行了光纤线导的海上试验,试验距离达到了20~30千米。只有光纤制导才能进一步完善潜艇和鱼雷之间的有线通信,增加鱼雷的制导作用距离。另外,由于光纤制导频带宽度大,可使发射艇和鱼雷之间传输更多的数据。

目前还有一种被称为“智能化制导”的技术在鱼雷上得到了应用,主要是制导系统应用高速数字微处理机,采用自适应技术、最优控制技术来实现的智能化精确制导。由于水下电子对抗技术的日益发展,鱼雷制导系统必须能够对来自于自然和人工的干扰目标进行识别,根据其不同的特征提取出有用的目标参量,然后由自适应控制系统选择和调整其工作状态和参数。进行最优控制,从而实现精确制导,并以90°命中角击中目标的要害部位。采用智能化制导的鱼雷能够在复杂的海洋水声环境中识别真假目标。

鱼雷在水下航行进行搜索和跟踪目标过程中,要不被对方过早发现而破坏鱼雷的攻击,就需要提高自己的隐蔽性。当今水下对抗实际上就是水声对抗,鱼雷辐射噪声直接影响鱼雷的隐蔽攻击。性能先进的鱼雷针对构成自己主要噪声源的流体动力噪声、机械传动结构噪声、推进器噪声等,在鱼雷雷体线型、结构设计、动力装置减振、降噪设计、推进器噪声等方面采取了多种有效措施。主要有:采用新能源、动力系统和推进装置;采用新材料和鱼雷结构设计:开展鱼雷智能弹道的研究;采用综合制导系统。

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——更有威力

现代舰艇为了自身的安全,在结构设计及材料选择方面作了大量的研究工作,大型水面舰艇在要害部位都采用了高强度装甲材料,水下部位设有2~5层不等的保护间隔。一些先进国家的潜艇,外壳采用了高强度材料,结构上采用双壳体和抗爆结构,双层壳体间距达2~6米,设置有淡水缓冲舱或填充其它物品,大大提高了潜艇的抗爆能力。上述措施的采用使300千克左右的一般炸药都难以有所作为。

为有效打击大中型水面舰艇和潜艇,必须提高鱼雷的爆破威力。战斗部的威力大小以及对目标的毁伤程度与装药的数量、质量、爆炸方式等有关,也同鱼雷命中目标的位置、舰艇结构有关。由于受到空间和重量的限制,轻型鱼雷通常装药量40~80千克,重型鱼雷为200~400千克,在装药有限的情况下,要增加鱼雷的破坏威力,必须从提高炸药性能和定向爆炸技术入手。各种新型的高能炸药纷纷用于鱼雷,如聚能炸药、塑胶炸药,目前还正在研制一种新型燃料气体炸药——环氧乙烷气体炸药,其破坏威力可达2.7~5倍TNT当量。

爆炸方式通常为两种,碰炸和近炸比起碰炸,由于近炸可以借助不可压缩的海水的压力,因此对目标造成的毁伤更为严重。目前最先进的鱼雷采用的是定向聚能爆炸技术。定向聚能爆炸技术能使有限的炸药爆炸能量定向释放,向目标方向集中,从而有效摧毁外壳坚固的新型舰艇。采用聚能爆炸的鱼雷只能采用触发引信。如美国的MK50、英国的“旗鱼”、欧洲的MU90“冲击”等都采用的是这种技术。

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此外,通用性是武器的发展趋势,鱼雷也不例外,特别要发展系统及组件可互换的多用途、多载体、通用性鱼雷鱼雷采用模块化的功能置换件和组件,使鱼雷换上备品后无需重新检查与测试,并且可以使鱼雷内部结构更紧凑,可靠性更好,维修更方便,通用性增强,使用寿命更长。

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