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从大阅兵看中国反舰导弹如何超越俄罗斯

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1.重型航母生存能力很高,分量不够重的反舰导弹难伤其根本

随着舰载机与反舰导弹的兴起,电子设备和导弹武器成为了军舰作战能力和基本设计的核心要素;因此伴随着老一代靠火炮吃饭的重甲军舰,比如战列舰退出历史舞台以后,多数现代军舰都属于薄皮大馅不耐揍的类型。比如美国的科尔号驱逐舰,满载时排水量接近9000吨的船,被一艘装载炸药的充气艇袭击以后就失去了行动和作战能力。


图:爆炸事故以后的企业号航母。

但航母则是一个例外,巨大的吨位和尺寸使它有足够的余裕和资本来加强生存能力设计,尤其是不愁动力的大型核动力航母。整艘船体结构被设置成数量巨大的水密隔舱体系,布置大量的装甲防护结构,强化遇袭部位的受力结构,这些措施在现代航母上都是必备的基础设计。

事实胜过一切。在2005年美军针对退役的“美国”号航母进行了最残酷的测试试验,那就是从空中、海上、水下,使用各种武器攻击排水量8.6万吨的“美国”号,一直到打沉为止。整个过程持续了25天,“美国”号航母在经历了数十次攻击以后才终于沉没——这还是在航母内部不再有人员进行损害管制,对破坏进行紧急处理和维修的情况下。


图:爆炸以后的企业号航母。

事实上回顾美军以往那些最严重的甲板事故就能发现,或许航母本身的作战能力维持在面对战损时是比较脆弱的,一枚走火的火箭弹就能报销船面上的全部飞机和上层甲板以及舰岛。但是要彻底摧毁一艘航母,使其当场沉没或者不再具备修复价值,真的是非常非常困难。

比如1969年越南战争中,企业号航母上一枚导弹受到战斗机的发动机喷流形成的烘烤加温以后自爆,并连续引爆了附近的大量炸弹、导弹,并引燃战斗机和燃油。爆炸导致“企业”号严重破损,右舷开了一个直径为4.5米的裂口,甲板上另一裂口尺寸达8米,并有15架战斗机报废。然而最终企业号仍然成功修复,并再次服役形成战斗力。

2.苏联针对美国航母而发展了冲压燃烧动力的导弹

苏联海军的发展史,基本上就是各型导弹以及它们的附属发射平台研制史;苏联护卫舰,战列舰,巡洋舰,无非是大号、加大号、特大号的导弹艇罢了。总体上看,苏联海军走的根本一条死路——他们在八十年代醒悟并开始尝试转型,但已经太晚了,常规起降飞机在航母上完成第一次着舰已经到了89年底。苏联的航母还没有形成战斗力,就迎来了国家的解体。

但另一方面,苏联在反舰导弹上的不断投入,也取得了很大的成果。虽然由于电子工业的落后,苏联时代的导弹在制导和控制性能上劣势很大,但很多思路和技术依旧是可取的。当然这不包括迷得很多人团团转的所谓领航弹模式,即一个反舰弹跑前面,带着一群反舰弹在后面,同时对目标发起饱和攻击——那只是俄罗斯人自己装神弄鬼吹嘘概念,又被国内缺乏电子基础常识的军迷故弄玄虚以讹传讹的产物。


图:冲压发动机(下)与涡轮发动机(上)相比,基本结构原理非常简单,但对于材料工艺和燃烧研究的水平要求非常高。

为了对抗美国的航母体系,苏联在反舰导弹的重型化、高速化、远程化上花费了大量的努力,而要兼得这三种能力,导弹本身的动力来源就必须选择冲压发动机。这是因为要跑得远,就必须尽可能的多带燃料,这就要求导弹最好是以空气中的氧气作为氧化剂,这就排除了凭空就要少带一半燃料给氧化剂腾位置的火箭发动机动力。而现代巡航导弹常用的小型涡喷或者涡扇发动机,要实现两到三倍音速,则从火箭发动机的体积、重量上划不来变成了基本不可能。

冲压发动机的基本原理,是利用很高的飞行速度,使迎面气流在进入进气道以后形成足够高的压力和温度;并在燃烧室内与燃油等燃料进行混合燃烧,进一步将温度提升到超过2000度以上,并从喷口高速排出形成巨大的推力。但冲压发动机的导弹主发动机在低速下是没有办法启动的,这就需要助推器先推动导弹到足够高的速度。


图:梁守槃院士坚决反对采用头部进气的冲压导弹方案,从这张图里就能看出来,进气道占用的空间太大了。

在冲压导弹设计过程中,苏联在对于导弹尺寸和重量的控制上获得了一项重要的突破技术,就是内埋式助推器设计。它将附加的火箭助推器安置在导弹主体的超压发动机燃烧室中;等到助推器燃烧完毕以后自动脱落,不影响主发动机随后的启动和正常工作。

如果没有这项技术,导弹主体的有效尺寸就会被严重压缩,要么射程大幅缩水,要么包含助推器在内的全弹尺寸就会大的很难接受。这也是美国早期在冲压导弹试验中,一直没有获得足够满意性能的关键原因之一。该技术被中国所引进,并成功应用在了鹰击12导弹上。

3.鹰击12导弹总体设计跳出俄罗斯框架青出于蓝,总师是关键

中国在鹰击12导弹上能取得骄人的成就,既有引进一部分俄罗斯技术的基础,也有借鉴和参考法国先进总体设计方案的辅助,但最根本的原因还是在于研制单位的毒辣眼光、凶狠魄力、艰苦劳动。艰苦的付出是任何一项科研工程都不可缺少的,犹如砖石之于高塔。

但尤其是对于那些技术极为先进复杂的尖端科研工程来说,推进总体规划就好像在遍布弯路岔路死路里的迷宫中潜行;一个优秀的总设计师,必须能带领团队从一开始的规划上就找到效率最高的技术突破方向,让每一分努力都能得到回报。

已故的鹰击12导弹总师梁守槃院士,正是这样一位眼光毒辣尚在其次,关键是极具魄力和意志的科研人。关于这位老者,他令人心折神往的事迹有很多;光是仅用一年时间就在美国麻省理工学院拿到航空工程硕士学位,这就是我们极大多数人无论如何都做不到的事情。

在上世纪90年代苏联解体以后,俄罗斯由于经济困难,很多新上马的项目急于寻求资金来源,以减小项目失败的风险。这种背景下,俄罗斯在开发宝石高速冲压导弹时,也找到了中国试图联合研制。这个项目在当时极其有吸引力,但是被极具魄力的梁守槃院士所断然否决,最终选择了完全不同的总体方案自行研发,才有了今天的鹰击12导弹。

俄罗斯宝石导弹采用了机头进气设计,弹体的主结构就是一根近9米长、粗0.67米的圆筒。这个总体设计存在两个方面的问题,首先是机头进气非常浪费导弹内极为宝贵的空间,环形的进气道从前通到后。这使导弹要获得足够的威力——比如足够粗足够大的战斗部(装填炸药的部分),就要额外加大导弹的总体直径;在提高阻力的同时,也形成了更大的重量。


图:俄罗斯宝石导弹。

而第二个问题在于弹体的刚度。宝石这种细长的空心圆柱结构比较易于变形,尤其是在接近海平面的超低空高速飞行时,弹体受到空气加热非常厉害的时候;如果不花更多的重量对结构刚度进行补强,导弹会在进行末端机动时撑不住。而这种细长圆柱体要加强结构是没有取巧余地的,只能全面性的补强,重量花费较大。

不过另一方面实事求是的说,俄罗斯宝石导弹的总体设计虽然存在不足,但总体性能并不算差。尤其是圆柱形弹体的体表尺寸小,对于舰载垂直发射系统来说,在安装的兼容性和便利性上占了很大便宜。如果不考虑飞机挂载时的性能损失,而将重点放在舰船发射平台上看,它也有自己的优势所在,这也是俄罗斯选择宝石现在总体方案的重要理由之一。

与俄罗斯合作宝石导弹研制,风险小、难度低、最后能得到性能不错的成品;甩开俄罗斯的总体方案单干,风险极高、难度极大,最后虽然有可能得到更优秀的型号,但也可能栽一个大跟头。这种局面下毅然选择走独立自主的研发路线,即使是威望高如梁守槃院士,当时承受的压力也是非常巨大的。

4.鹰击12是中国导弹研制历史上的一次重大突破和跨越

梁守槃院士在鹰击12导弹的总体性能突破上选择了两个突破口。第一个尽可能提高弹体在飞行时的升阻比表现,尽可能的多产生升力,而将不必要的阻力减低到最少。比如在保证战斗部威力的情况下,尽量减小弹体的直径;让那些不可缺少的外部组件,比如进气道和弹翼,在飞行中也参与进提供升力的增加;而且只产生最少的阻力和升力损失——这就要精心优化整体的气动外形,并采用倾斜控制转弯等先进的复杂飞行控制技术。

而鹰击12导弹总体设计的第二个突破口在于对结构重量的控制。除了整体设计紧凑化,通过尽可能缩减尺寸来减小阻力与重量以外;就是利用进气道和弹翼这样的外部结构件,对圆柱体的弹身主结构进行刚度的加强。


图:流传出来的鹰击12导弹照片。

而梁守槃院士在鹰击12导弹的总体规划中,成功将这两个设计融为一体的核心设计要点,在于X型布置于弹体四周的方型进气道。从结构上讲,大长度的进气道在焊接到弹头主结构上以后,等于给整个中后部分都加装了4条非常强的加强筋;以很小的重量代价,就实现了整个弹体的结构性能提升。

而从气动上讲,矩形的进气道本身会起到一部分弹翼的作用,在飞行中能够像飞机机翼那样产生升力。由于鹰击12的进气道长度很大,而且飞行速度很高;因此矩形进气道带来的升力收益是非常可观的,对于导弹整个射程内的燃料消耗减低有非常大的影响。

苏联时代也开发过X型四进气道的冲压反舰导弹SSN-22“日炙”,布局和鹰击12较为接近,但它采用的是半圆进气道设计。这种设计的优点在于进气道结构的特性好,天生坚固不易变形,设计难度低而且重量轻巧;而且气动上看,高速飞行时它与弹体之间的干扰阻力很易于处理。但从缺陷看,这种设计下进气道基本上只能提供纯粹的阻力,此外该弹的飞行控制技术很落后,机动过程要消耗很多不必要的能量。


图:SSN-22导弹的尺寸和重量非常庞大。

和SSN-22导弹相比,外形紧凑的鹰击12导弹在保证威力基本相近的情况下,仅用了前者三分之一的重量,就实现了远远超越前者的射程。尤其是先进飞行控制技术的应用,使鹰击12导弹在进行改变飞行方向的机动状态下时,机身对于进气道的屏蔽效应大幅度减弱,大幅度加强了发动机的抗熄火能力;在非常有效的提升了弹体的可用迎角(导弹轴线与迎面气流的夹角)以后,导弹的机动突防能力达到了非常大的提升。

鹰击12导弹的研制成功,使中国在高速反舰导弹领域中挤进了顶尖俱乐部,也代表中国在冲压、高速耐热飞行器结构、先进导弹飞行控制系统等方面的研发水平取得了极大的进展,是中国导弹研制历史上一次极为重大的突破和跨越。

5.鹰击12这一级别超音速反舰导弹目前无法被可靠拦截

从总体来说,在对方防空体系仍然能正常运转的情况下完成强行突破,不外乎以下三种手段:第一个办法就是高速,尽可能的压缩对方的反应时间。但是导弹的基本技术都是相通的,防空导弹也在变得加速越来越快、导航越来越准确、制导精度越来越高;如果是飞行轨迹很死板,单纯飞得傻快傻快的目标,在现代战场上已经没有任何生存能力了。


图:谢菲尔德驱逐舰被飞鱼导弹击中,火势无法控制后倾覆沉没。

第二种手段就是提高导弹的机动性,在不断改变飞行轨迹和方向的情况下突防,让对方的防空系统难以跟上。第三种手段就是降低导弹的可探测性,使对方的防空体系在最后才能发现自己。在反舰导弹发展历史上,首先采用的是降低飞行高度,贴海飞行的办法;在隐身技术开始成熟普及以后,现在也已经开始陆续出现隐身导弹。

对于一款优秀的反舰导弹来说,它都会采取至少两种以上的突防手段相结合;比如最为常见的就是亚音速导弹贴海飞行并进行末端机动突防,在马岛战争中法国飞鱼导弹打沉谢菲尔德驱逐舰就是典型的例子。这种手段至今非常有效,具有良好末端机动能力的亚音速反舰导弹,即使在现代防空体系下仍然有不低的突防概率。事实上包括欧美等西方国家在内,这类导弹在规模上至今都是占据绝对主流的装备型号。

而鹰击12导弹,则同时采用了高速、机动、贴海飞行三种手段;仅从导弹自身的性能来说,属于现代军舰防空系统所无法可靠拦截的一类目标。事实上对于鹰击12这类高性能的反舰导弹,最可靠的压制手段就是防止它的发射平台获得闯入射程以内的机会,尤其是飞机。

这也是为何现代战争条件下,没有制空权就没有制海权;真正的海军强国,必须以航母战斗群为核心的原因。只有舰载机才能在高达数百公里范围以内,可靠的完成对敌方舰船和飞机的驱逐和打击;试图以军舰的防空和反舰导弹来做到同样的事情,只能是自取死路。


图:只有舰载机才能为舰队提供足够大的防空范围。

事实上在鹰击12发起进攻的整个过程中,它生存力最低的阶段就处于还在歼15挂架上的时候。歼15和鹰击12本身都不是隐身飞行器,组合在一起尤其会使目标反射特征巨大;而且鹰击12这样的重型导弹对于飞机的机动性影响很严重,一旦遭遇对方战斗机拦截,歼15必须要紧急抛弃掉鹰击12才能发挥出空战能力。

因此从完整的作战体系来说,歼15与鹰击12导弹的组合要充分发挥出作战能力,它需要战友来完成制空权的争夺。歼20不能携带鹰击12,并不是两者定位冲突的理由;恰恰相反,只有歼20舰载机为歼15提供了强大的战场掩护,鹰击12在面对美国航母这样的强大对手时,才能真正发挥出全部战斗效能。

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