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鲜为人知的英国海军第一种区域防空导弹,外形奇葩☆☆☆☆☆+

 朝_五_晚_九 2022-07-12 发布于湖北

在世界武器发展史上,尤其是在近现代,英国都是一个不应被忘却的国家。许多革命性的武器装备,如马克沁重机枪、坦克、铁甲舰、军用雷达,甚至连喷气式飞机和航空母舰都是首先出现在这个不足34万平方千米的国家里。“喷火”式战斗机、“酋长”型坦克、李·恩菲尔德步枪、“胡德”号战列巡洋舰等赫赫有名的武器都在历史上留下了深深的烙印。但在英国武器研发历史上,也曾经“画风跑偏”,研制出了一型型堪称“奇葩”造型的武器。而在这其中,英国第一代舰载区域防空导弹的外形堪称一绝。

艺术家笔下的发射场景

一、前世今生

如果说世界上最早研究导弹的国家那非元首的第三帝国了,其技术之先进碾压上个世纪30-40年代同期的世界各国。毫不夸张的说,现代世界导弹技术的源头就是现在的德国。在二次大战初期饱受德军轰炸之苦的英国对导弹,尤其是防空导弹技术有着极大的兴趣,因此英国在二战结束后就从德国带回“胜利的果实”,并着手加以研制。到了1948年冷战开始后,面对日益咄咄逼人的“北极熊”,英国更是提出了一系列的导弹研制计划,其中的研究成果之一就是今天的主角“海蛇”防空导弹。

海蛇防空导弹,看上去跟2踢脚没啥区别

“海蛇”防空导弹又称“海参”防空导弹,国内有些杂志非常有想象力的将其翻译成“海蛞蝓”防空导弹。该弹由阿姆斯特朗-惠特沃斯公司负责研发,该公司虽然已经烟消云散,但在历史上是非常有名的。早期的阿姆斯特朗以擅长制造大炮闻名,在其风头最盛的时候,阿姆斯特朗大炮就代表着世界最好的大炮。顺带说一嘴,北洋水师的超勇、扬威两艘铁甲撞击巡洋舰,致远级装甲巡洋舰也都是该公司的杰作。

回归正题,上个世纪40年代末至50年代,虽然阿姆斯特朗公司已经开始走下坡路,但瘦死的骆驼比马大,该公司于1949年正式启动“海蛇”导弹的研制工作,仅仅在2年后就完成了弹体结构设计并成功试飞。1957年完成了定型设计,并专门改装了一艘护卫舰进行试验。试验的结果非常成功,所以在1958年,“海蛇”导弹就开始量产,1961年装备部队。而当时世界科技的翘楚美国的同类导弹“黄铜骑士”,自1944年立项论证,1954年完成原型弹设计,1956年开始装船试验,1959年才最终打靶并陆续量产服役,其整个研制工作耗时长达15年,而英国人只用了12年的时间,足见英国人当时在武器设计方面还是有独到之处。

二、导弹参数

①弹体结构

作为英国海军装备的第一种导弹,“海蛇”舰空导弹具备全天候作战能力,主要用于舰队中低空区域的拦截作战。“海蛇”的弹体和别的防空导弹别无二致,都是圆柱形的弹体,弹尖呈圆锥形,4块梯形主翼(前后翼均作削尖处理,后翼部分弧形更大)布置在弹体中部,弹体尾部喷口处还有4面全动式十字尾翼。弹体由前至后依次分为制导舱、战斗部舱、发动机舱和后设备舱。

结构图

“海蛇”导弹长5.99米,弹径0.41米,重2080千克,从气动外形的设计上来讲是再标准不过的正常布局了。“海蛇”之所以能够让人一眼就认出来,并且真正让人过目难忘的原因在于,一般导弹的助推器都是安装在弹体后部,基本上与导弹发动机喷口持平,而英国导弹设计师大胆的在“海蛇”导弹弹体的前部环绕着安装了4个固体火箭推进器,平头的助推器前端甚至超出弹尖的位置,这就有意思了。而且早期的这四个助推器并不是一体的,而是12个助推器平均分成4组,以串联的方式,每组3个布置在弹翼之间。

和同时期的英国“雷鸟”、“警犬”导弹,美国的“奈基”,苏联的“萨姆-2”导弹等相比,“海蛇”怪异的模样简直就是个先天营养不良的“怪胎”。之所以长成者这幅“尊容”,其实并不是设计师的脑洞大开,而是有非常现实原因的。在当时,由于导弹技术比较初级,绝大多数的导弹都拥有面积较大的稳定尾翼,如上文提到过的“萨姆-2”、“奈基”以及“警犬”导弹,这些导弹个头最大的“萨姆-2”长度已经接近11米了,但水面舰艇上的空间十分有限,较大的稳定尾翼横向尺寸大,不利于舰上储存和使用。而采用如此与众不同设计的“海蛇”导弹恰恰规避了这个问题,没有稳定翼面,导弹重量得到控制,外形尺寸缩小,“海蛇”最终以“苗条”体型获得了英国海军青睐,成为英海军服役的第一款导弹。

同时代的小猎犬

②助推器

为了防止助推器的火焰灼烧弹体,4个助推器的尾喷口向外倾斜15°,使尾翼不受喷流的影响,同时在助推阶段使弹体小幅自旋,增加了导弹飞行的稳定性。为了能使助推器在结束工作后向外张开自行脱落,助推器的头部特意被设计成平头以增加空气阻力。总而言之,助推器布置在弹体前部,一方面可以避免导弹体积过于庞大占用太多舰上的宝贵空间,另一方面又保证了导弹具有良好的动力,保证了导弹的加速性和射程。

③发动机

说完助推器,再来说说早期“海蛇”的主发动机型号为NK.1的液体燃料火箭发动机,采用该发动机的“海蛇”被划分成MK.1型。后来在使用过程当中发现液体燃料发动机虽然比冲大,密度高,控制容易等优点,但也存在体积大,使用的甲醇和硝酸含有毒性,且不易储存,每次加注燃料的过程不仅复杂也非常危险。这个缺点如果放在广大陆地上也许不会造成什么困难,但如果在面积狭小的舰艇上,赶上风和日丽的好天气还行,一旦遇到天公不作美的情况,大海在咆哮的情形下想要顺利加注燃料就更不是简单的事情了。几经选择,“海蛇”最终选择了储存容易,可靠性好的固体火箭发动机。“海蛇”先是改用了“猎狐犬”固体火箭发动机,后来又换上了“猎鹿犬”固体火箭发动机,采用此种固态发动机的“海蛇”被称为MK.2型,同时12个串联的助推器也统一换装成4个单体固体火箭发动机,型号为“瑞特里瓦”,每个助推器的推力大约为15吨,可以在3秒内将导弹加速至2~3马赫,进一步提高了导弹的飞行性能。

平面图

④战斗部与引信

“海蛇”MK.1型导弹的战斗部重90公斤,里面装有杀伤破片和高能炸药,使用无线电指令遥控近距离引爆,在敌机周围爆炸形成大面积的碎片破坏机体以达到击落或击伤的效果。MK.2型的战斗部改为连续杆式杀伤战斗部,炸药为高能炸药和TNT(三硝基甲苯,一种比较安全的炸药)混合物,这种连杆的首尾分别与相邻的连杆相连,如同可以拉伸的折叠尺形状,环绕战斗部一圈。这种战斗部不仅重量轻只有25公斤,对飞机的破坏威力同样不减反增,这种连续杆式杀伤战斗部在爆炸后会形成一个直径21米的钢制杆圆环,可以切断飞机的任意机体结构,大大提升了对飞机等空中目标的毁伤概率。除此之外,MK.2还改进了起爆方式,使用了由无线电近炸引信和红外线引信相结合的复合引信,相比无线电近炸引信,红外线引信抗干扰性能好,精度高,对引导的火控雷达依赖程度小的优点,增强了“海蛇”导弹的抗干扰性和命中成功率。

⑤飞行参数

作为早期的防空导弹,“海蛇”防空导弹采用巨大笨重且复杂的桁架式双联装发射装置倾斜发射,最大发射距离27千米,最小发射距离15千米,最大射高16千米,能够拦截苏联飞行速度在0.98马赫左右的轰炸机。换装发动机的“海蛇”MK.2防空导弹在射程上有了很大提升,最大射程增加至32千米,最大射高增至20千米,变化最大的是导弹飞行速度由MK.1型的0.89马赫上升至1.7马赫,对超音速飞行和低空突防的轰炸机的拦截能力有了较大提升。

复杂笨重的发射装置

⑥制导方式

“海蛇”导弹的制导系统主要由导弹前部的制导舱和导弹发动机喷口处的设备舱组成。其中,制导舱里面有信号接收机和雷达导引头,是“海蛇”的眼睛和耳朵,主要用于接收舰上的火控雷达信号和目标的雷达反射回波。后边的设备舱则是“海蛇”的小脑,导弹飞行控制系统就安装于此,主要设备为稳定陀螺、加速度计组合、微型计算机和微型马达伺服装置组成。需要特别说明的是,加速度计组合是由前加速度计和后加速度计组成的,前加速度计主要负责测量俯仰与方位误差,后加速度计则帮助计算导弹的角加速度,测量的数据以电信号的方式输入计算机,计算后再传到马达伺服器控制全动式尾舵控制全导弹的飞行姿态。

作为典型的第一代防空导弹,“海蛇”采用了具有时代特色的雷达波驾束制导模式+半主动雷达制导模式。雷达波驾束制导又被成为波束制导,顾名思义,这种制导方式就是由舰上火控雷达向空中目标发射一束定向的雷达波束,并持续跟踪目标,导弹制导系统的信号接收机不断接收这一波束雷达信号,并且保持在雷达波轴线飞行最终击毁敌机。说白了,就像我们在夜间领着一条大狼狗追兔子,发现兔子后用手电筒照射,大狼狗顺着光就去追。在这里,手电筒就是火控雷达,兔子就是目标,而大狼狗就是导弹。很显然,火控雷达的信号随着距离的不断加大而持续衰减,制导精度也一并下降,不利于对付高机动、高马赫数的远程防空目标,随着技术的发展,现在的区域防空导弹已经很少使用这样的制导方式了。扯回来,当导弹飞行约12秒距离目标914米的时候,导弹就会启动雷达导引头并自行飞向目标,当导弹与目标交会满足引信起爆条件时,就会立即爆炸杀伤目标。

波束制导

除了上述的驾束飞行攻击模式,“海蛇”导弹还可以先飞行到高空然后在末端时对目标发起俯冲式攻击,这种攻击模式被称作连续视角+末端俯冲模式,这种模式主要是对付低空、超低空目标,在打靶试验当中,“海蛇”曾经以这种攻击模式击落过飞行高度仅为24米,飞行速度达1.5马赫的靶机。另外还有第三种飞行攻击模式,被叫做固定高度驾束飞行,但限于技术原因,此种攻击模式一直受限于海面杂波的干扰窘境当中,实战中效能极低。

⑦雷达系统及反应流程。

由于当时没有啥先进的“中华神盾”“宙斯盾”等这样的有源/无源相控阵雷达,其搜索警戒、目标指示、火控制导甚至是高度测量都需要单个雷达分工完成,“海蛇”导弹系统雷达就包括965型对空搜索雷达、992型目标指示雷达、278型测高雷达和901型导弹制导雷达组成功。965型雷达是一种二坐标远程警戒雷达, 工作在A波段,每分钟转8-10圈,有效探测范围175公里。该型雷达的外形很好辨认,它的天线单元就像一座方型的苍蝇拍。后期型的965型雷达增加了两个天线单元,比一座天线单元的原型雷达具有更好的探测灵敏度。

由于962型雷达工作频率在A波段,波长1.4米,其精确探测定位能力太差,不得不用探测距离较近但精度较高的992Q雷达对目标进行精确定位。该雷达是一种S波段雷达,波长仅为7.5-15厘米,具有良好的探测精度。该雷达工作频率和962型雷达的工作频率相差甚远能够互不干扰和谐存在,所以两者通常会安置在一个旋转桅杆上同时结合使用。

278测高雷达没啥好说的,功能非常单一,该雷达波速宽度为4.5度,垂直宽度2.5度,有效作用范围80-90公里,刚好能配合992Q雷达提供来袭目标的三维雷达数据。

方形雷达“苍蝇拍”

901型火控雷达具有跟踪目标和为“海蛇”制导的双重功能,该雷达工作在G/H波段,最大作用距离70千米。“海蛇”MK.2使用了改进型的901M型火控雷达,主要增强了抗干扰能力,具备连续波照射能力,可以更好的为“海蛇”不间断的提供目标信息。但该型雷达存在一个非常大的缺陷,为“海蛇”导弹的提前退役埋了伏笔——该雷达一次只能对一个目标进行照明,也就是说“海蛇”导弹一次只能对付一个空中来袭目标,其防空效率低下程度简直让人发指。

那么四种雷达是如何配合使用的呢?首先,965型远程警戒雷达发现任何潜在空中目标后,会利用本身自带的敌我识别器进行识别,一旦确定对方是敌方目标以后,就会将这些数据反馈给992Q雷达,以便后者能够对来袭目标的距离、航向和速度进行精确跟踪与计算,278型雷达同时对目标的高度进行测量,最后这些测量得出的作战数据将会输入自动火控系统,901/901M型雷达根据提供的三维数据对相关空域进行扫描,一旦发现目标后,立即对目标进行跟踪,并开始为“海蛇”进行制导,直至导弹上的雷达导引头开机接力工作为止。

三、改进发展

“海蛇”MK.1导弹交付英国海军服役不长时间就被发现很多问题,最主要的缺点在于射程近、射高低、速度慢以及结构复杂等。阿姆斯特朗根据海军建议,立即开始着手加以改进,比如将液体发动机改为固态发动机,串联助推器变为整体式助推器等,但这样小打小闹的改进根本入不了英国海军的法眼,英国军方显然胃口更大,他们制定了一个导弹升级计划,希望将“海蛇”升级为速度快、威力大、射程远的“蓝色海蛇”,不止如此,贪婪的英国人原本还计划为“海蛇”开发核弹头战斗部,但由于遭到了无法解决的技术问题,再加上试验违反了当时的禁止大气层核试验条约,“蓝色海蛇”计划最终被取消。但该计划所取得的一部分成果却被保存下来,并被用于“海蛇”导弹,其中包括红外引信和固态元件等,火控雷达也进行了相应的升级。这样的“海蛇”就是MK.2型。改进后的“海蛇”MK.2导弹在1965年就进入英海军服役,其性能已经可以勉强称之为“区域防空导弹”,

四、服役及实战表现

“海蛇”防空导弹问世以后,英国海军下大力气建造了8艘满载排水量达6800吨的“郡”级驱逐舰,专门用来搭载“海蛇”防空导弹,其中前4艘装备是“海蛇”MK.1,后4艘则是“海蛇”MK.2。为了能够塞下体积庞大的“海蛇”防空导弹系统,“郡”级驱逐舰拥有一个占船身三分之二长度的艏楼,这才勉强将双联装桁架发射器布置在舰艉了,毫不客气的说,“郡”级驱逐舰就是为“海蛇”量身定做的。

发射装置后即为火控雷达

在1982年的马岛战争当中,“海蛇”虽然打满全场,但表现并不抢眼,真正发射的次数可以说是凤毛麟角。在这为数不多的战斗里,其中只有一次对空射击,还因为阿根廷飞机采取低空突袭的方式超出了“海蛇”的射界而没有击中目标。到是在本职工作以外的对地攻击方面,“海蛇”导弹利用连续视角+末段俯冲的攻击方式,摧毁了阿根廷军队设置在斯坦利港周边的一座美制TPS-43雷达站,还用3枚“海蛇”炸毁了马岛上的机场跑道,战果虽然不大,但“海蛇”导弹发射时烟火轰鸣的视听效果反而极大的鼓舞了英军的士气。

被飞鱼击中的“郡”级格拉摩根号

其实早在上个世纪70年代后期,被调侃为“英国军队杀手”的英国工党政府大举缩减国防开支,皇家海军被迫缩减规模,造价昂贵、运行维护同样不便宜的“郡”级被首先拉出来“挨刀”,第一批4艘“郡”级”在1976年到1981年间退役,其中第四艘“伦敦”号被巴基斯坦买走。巴基斯坦海军对“郡”级的武器系统可谓是全盘接受,唯独对“海蛇”导弹敬谢不敏,在移交之初就早早的将“海蛇”导弹拆除,只保留了雷达系统和“海猫”近程防空导弹。

巴基斯坦的“雄狮”

“海蛇”导弹在战争中的糟糕表现,让英国海军意识到了该导弹作战效能低,实战效果差,效费比几乎没有,用它客串当当对地攻击导弹根本就不靠谱,以致于马岛战争结束后不久,搭载“海蛇”防空导弹的“郡”驱逐舰纷纷退役或转卖他国。其中装备“海蛇”MK.2型导弹的3艘“郡”级驱逐舰在1984-1987年间陆续加入智利海军,好在这次智利海军比较给面子没拆,使智利海军成为英国海军之外唯一使用过“海蛇”导弹的海军。可惜好景不长,1987年智利海军接收最后一艘“郡”级“佛夫”号后立即着手加以改造,首先就拆除了“海蛇”导弹的发射装置,将原来的单直升机库增扩为双直升机机库。此后,智利海军所有的“郡”级都拆除了“海蛇”导弹系统,到了上个世纪90年代初,“海蛇”导弹在智利海军中已经不见踪影。

智利全部拆除,同时拆除的还有2号位火炮,加装飞鱼导弹

五、总结点评

淘汰“海蛇”的并不是“海标枪”之类的下一代区域防空导弹,而是它自己。作为一种上个世纪50年代研制的导弹,正处在二战的火炮时代向导弹化、电子化演变的过渡时期,包括电子技术在内的科学发展一日千里。在这样的背景下,“海蛇”导弹的自身性能和关键作战系统都迅速落伍,主要体现在设计上“海蛇”导弹复杂且过于笨重,独特的外形也不利于提高装填速率,对付低空目标仍然力不从心,制导雷达901/901M一次只能照射一个目标,无法适应强度越来越大的空中威胁......。但总的来说,“海蛇”导弹的设计在当时那个年代的局限下已经足够出彩了,和美国同时期的“小猎犬”防空导弹相比,在射程几乎相同的情况下,“海蛇”的长度不到6米,而后者已经超过了8米,至少在适装性上,“海蛇”更胜一筹。

“海蛇”让人难忘的外形设计在上个世纪中叶的英国不算是孤例,单单在航空界就有大名鼎鼎的“闪电”式战斗机,作为唯一服役的上下纵置两台发动机,飞行员“骑”在进气道上操纵的“闪电”,在名气上比“海蛇”大得多。表面上看,这些标新立异的设计让人一言难尽,简直就是设计师脑洞大开的典型代表,漂亮这个词汇天生和它们无缘。但如果我们站在时代背景下,透过表象去看清真相就会发现,英国在设计武器方面的深厚功力。以“海蛇”防空导弹为例,其环绕式顶置助推器,是为了减小导弹尺寸,增加适装性而采取的折中之举,在“海蛇”导弹上面,我们看到了英国设计人员的巧妙构思与毫不气馁的韧性,其面对困难时的灵活意识、勇于创新、开拓进取的精神直到现在都值得我们去学习。

闪电式战斗机结构图

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