武器簡史:水下煞星,魚雷的今生前世

在近現代海戰中,魚雷是一種能在水中自行推進航行並能自動導向攻擊目標的水中兵器,具有航行速度快、航程遠、隱蔽性好、命中率高和破壞性大等特點,素有“水下煞星”之稱。它的攻擊目標主要是戰艦和潛水艇,也可以用於封鎖港口和狹窄水道。魚雷至今已發展了100多年。在現代武器日新月異的今天,魚雷仍是反潛的重要武器之一。

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戰功赫赫,百年魚雷發展歷程

魚雷的前身是“撐杆雷”,誕生於距今約200年前。“撐杆雷”的形式是用一根長杆,一頭固定在小艇的船頭,另一頭綁上炸藥。使用時,小艇衝向敵艦,用撐杆頂著炸藥撞擊,引爆炸藥將敵艦炸沉炸傷。顯然,這種“撐杆雷”有點兒像海戰中的爆破筒。其缺點非常明顯:小艇必須衝到敵艦肚子下面才能引爆,小艇很容易被敵艦擊沉,也有被爆炸波及的危險。1864年,奧匈帝國的盧庇烏斯艦長在“撐杆雷”上裝了發動機和螺旋槳,使得雷身可以在水中行進,撞擊敵艦。這就解決了“必須抵近爆破”的缺陷,但自帶動力的“撐杆雷”無法控制方向,基本一發射就打偏,所以並不實用。

1866年,英國工程師羅伯特・懷特黑德成功地研製出第一枚魚雷。該魚雷用壓縮空氣發動機帶動單螺旋槳推進,通過液壓閥操縱魚雷尾部的水平舵板控制魚雷的艇行深度。當時魚雷的艇速僅11公里,小時,射程180~640米,尚無控制魚雷艇向的裝置。因其外形似魚,而稱之為“魚雷”,並根據懷特黑德的名字(意譯為“白色”)而命名為“白頭魚雷”。

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“白頭”魚雷遂成為各國魚雷發展公認的母型。早期魚雷主要由水面艦體攜載發射,入水後按預先設定的航深和航向作直線航行,在有效射程內攻擊水面艦船及其它水中目標,命中率取決於測定目標運動參數的準確度、魚雷深度和航向控制的精確度。當時,海軍戰艦和特製的魚雷艇普遍都裝備一至數個魚雷發射管,但兩者的發射方式略有不同。戰艦上的發射裝置可以調整發射方向,魚雷艇則因體積小,只能靠艇身的機動來調整發射方向。由於魚雷只能自航數百米,作戰時需冒險抵近攻擊,故防護能力較弱的魚雷艇一般是在大艦的掩護下發動突襲,或乘夜霧時單獨進行偷襲。儘管當時魚雷的航程有限,但威力極大,所以一問世便很快成為歐美各國海軍的新寵。

幾乎與懷特黑德同時,俄國發明家亞歷山德羅夫斯基也研製出類似的魚雷裝置。1887年1月13日,俄國艦艇向60米外的土耳其2000噸的“因蒂巴赫”號通信船發射魚雷,將其擊沉。這是海戰史上第一次用魚雷擊沉敵艦船。

1899年,奧匈帝國的海軍制圖員路德格・奧布里將陀螺儀安裝在魚雷上,用它來控制魚雷定向直航,製成世界上第一枚控制方向的魚雷,大大提高了魚雷的命中精度。

1904年,美國人E・w・布里斯發明出用熱力發動機代替壓縮空氣發動機的第一條熱動力魚雷——蒸汽瓦斯魚雷,使魚雷的航速提高至約65公里/小時,航程達2740米,增強了魚雷的戰鬥力。蒸汽瓦斯魚雷燃料和水同時進入燃燒室,燃燒後產生蒸汽,推動發送機,帶動螺旋槳旋轉推進,做功後的蒸汽直接排放到海水中,產生尾跡。蒸汽魚雷總能量高,可選擇不同的速度。

第一次世界大戰開始時,魚雷已被公認為僅次於火炮的艦艇主要武器。面對英國的海上優勢,德軍開展“無限制潛艇戰”,擊沉大量英國商船。一戰期間,被魚雷擊沉的運輸船達1153萬噸,佔被擊沉運輸船總噸位的89%;艦艇162艘,佔被擊沉艦艇總數的49%。著名的日德蘭大海戰中,英國驅逐艦就用魚雷擊沉了1.4萬噸的德軍老式戰列艦波默恩號。

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二戰期間,被魚雷擊沉的運輸船總噸位達1366萬噸,佔被擊沉運輸船總噸位的68%;艦艇達369艘,佔被擊沉艦艇總數的38.5%。由於海軍航空兵的發展,魚雷攻擊機對艦隊的襲擊成為了太平洋上新風景線。奇襲珍珠港中美軍沉沒的4艘戰列艦基本都是被魚雷炸沉的;中途島海戰美軍損失的唯一一艘航母“約克城號”也是被日本飛機用魚雷擊沉的。而日本海軍的驕傲——“大和號”和“武藏號”戰列艦,也都是被美軍魚雷徹底葬送的。大西洋戰場上,除了德國潛艇用魚雷來圍剿盟軍商船外,德國海軍強大的“俾斯麥號”戰列艦,最終也是被魚雷擊沉。

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德國在二戰時期曾經扮演“魚雷達人”的角色,依靠其先進的軍工系統,依然在魚雷研發界佔據一把交椅。

1938年,正積極策劃二戰的德國,在潛艇上配備了無航跡電動魚雷。它不會像蒸汽動力魚雷一樣,因為排出蒸汽而形成明顯的航跡,從而更加隱蔽。

到二戰中期的1943年,德國又研製出單平面被動式聲自導魚雷。這種魚雷安裝了聲吶設備,發射出去後可以根據敵艦的噪聲而自動修正航向。

二戰末期,德國又發明了線導魚雷。這種魚雷尾部拖有一根長長的導線,發射後艦上的成員可以通過導線對魚雷進行控制,從而進一步提升命中率。二戰結束後,魚雷技術進一步提高。

美軍對魚雷的研發在二戰前期落後於日本,但一旦意識到魚雷對於綜合海戰能力的重要性,美國強大的軍工研發和生產能力迅速展現出來。為了加強對敵方潛艇的狙殺能力,美軍的魚雷也不斷推陳出新。

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50年代中期,美國製成雙平面主動式聲自導魚雷(又稱反潛魚雷),它可在水中三維空間搜索,攻擊潛航的潛艇。

1960年,美國又首先研製出“阿斯羅克”火箭助飛魚雷(又稱反潛導彈)。它由火箭運載飛行至預定點後入水自動搜索、跟蹤和攻擊潛艇。

70年代後,魚雷採用了微型電腦,改進了自導裝置的功能,增強了抗干擾和識別目標的能力。魚雷的航速已提高到90~100公里/小時,航程達4.6萬米。儘管由於反艦導彈的出現,魚雷的地位有所下降,但它仍是海軍的重要武器。特別是在攻擊型潛艇上,魚雷是最主要的攻擊武器。

升級換代,現代魚雷類型及未來發展趨勢

隨著信息技術的發展,魚雷上開始部署微型電腦,改進自導裝置,從而使魚雷逐漸“智能化”。此時的魚雷速度已經提升到每小時100公里左右,航程更是高達50公里,其威力比起20世紀初的魚雷又上了不止一個檔次。各國至今依然在不斷對魚雷更新換代,其目的是獲得更快的航速、更遠的航程、更大的威力、更高效的命中能力以及根據戰術需要而附加的其他現代化功能。

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現代魚雷為完成不同的作戰使命,一般分為輕、重兩個系列,同時還有以輕型魚雷為戰鬥部的火箭助飛魚雷、中型魚雷及超小型魚雷。

——重型魚雷:直徑一般為533毫米或更大,可由潛艇或水面艦艇攜帶,用於攻擊水面艦艇或潛艇。特點是航程遠、速度快、爆炸威力大、用途廣泛。主要產品有:MK48系列(美)、A184、“黑鯊”(意)、“旗魚”(英)、DM2A3(德)、2000型(瑞典)等。俄羅斯的重型魚雷型號較多,且性能先進,如:53-65、TEST-71、UGST等、尤其是650毫米(65-73、65-76)超重型魚雷,裝藥量達到500千克,更是大型水面艦艇的剋星。

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——輕型魚雷:直徑一般小於400毫米,適合於水面艦艇、直升機空投及火箭助飛發射,其主要任務是反潛,也兼顧反艦,其特點是適合多種平臺攜帶,速度高、航程遠、機動靈活、使用方便。主要產品有MK46、MK50、MK54(美)、A244/S(意)、MU90“衝擊”(法-意)、45-36、APR-2E(A-2)(俄)等。

——火箭助飛魚雷:由水面艦艇或潛艇發射,經火箭空中助飛到達預定點後入水,自動搜索、跟蹤和攻擊潛艇。其特點是航程遠、航速高,兼有魚雷和導彈的優點。主要產品有“阿斯洛克”(美)、SS-N-14、SS-N-15、SS-N-16(俄)等。

——中型魚雷:如瑞典的TP42、TP43和TP427,直徑為400毫米;美國的NT37和日本的CRX-l型,直徑為482毫米。這種魚雷速度快、航程遠、裝藥量大,既可當輕型魚雷,也可當重型魚雷使用。

——超小型魚雷:如意大利的A200,直徑只有123毫米,長度不到1米,重量不到1.5千克。由於裝藥量太少,多數已淘汰,僅有極少數在特殊情況下使用。

21世紀,反潛、反艦形勢更加嚴峻。潛艇將以水下20~40節速度,在水深400~1000米處採用隱身及先進的水下對抗技術進行作戰,航空母艦等大型水面艦艇不僅具有25~35節的航速,還將裝備十分完善的反導手段,並具有強大的對海、對空及反潛作戰能力,為滿足深海作戰的需求,魚雷的發展也必須適應針對性的變化。

——更快、更遠

當前世界各國海軍服役的艦艇性能有了明顯的提高。為了有效攻擊目標,要求魚雷航速至少是目標艦艇速度的1.5倍。當前常規潛艇水下速度為25節左右,核潛艇一般在35節左右,水面艦艇一般在25~35節之間,這就要求魚雷航速應大於50節。

“消滅敵人,保存自己”是任何作戰行動的基本原則,高技術條件下海戰更強調“先敵發現,先機制敵”,以奪取戰場上的主動權和戰術卜的優勢。在艦艇偵察探測能力不斷提高的情況下,魚雷的航程應與發射艦艇探測距離相適應,努力實現在儘量遠的距離上發射魚雷,最少也要能在目標的聲吶有效探測距離之外發射,一方面保證發射平臺的安全,另一方而可率先發射魚雷,達到先機制敵、保存自己的目的這就要求魚雷航程要大於敵艦艇聲吶作用距離和近程警戒線。航程越大,越有利於發射平臺的隱蔽和安全。根據當前艦載聲吶的性能,魚雷以50節速度追擊18節的目標時,射距應大於40千米。

要發展高航速、遠航程的魚雷,最關鍵的就是動力技術,比如研究新型熱動力魚雷燃料和高效發動機,採用新型高能電池和永磁材料電機技術。此外,還需要進一步改善魚雷流體線型,減小運動阻力。英國“旗魚”更是一舉打破魚雷航速在50節徘徊半個世紀的局面,淺水速度達到了令人驚訝的70.5節,在900米最大深度也可達到55節。意大利MU90最大航速53節,航程最大15000米。

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頗受關注的超空泡魚雷,是運用了空泡產生技術,使魚雷周圍完全被空泡包圍,使其類似於在空氣中運動,從而大大減少阻力,提高魚雷速度和航程。俄羅斯BA-Ⅲ“暴風”超高速魚雷就採用了這種技術,速度達200節以上,航程約10000~15000米。

——更深、更淺

魚雷航行深度主要取決於目標艇下潛深度。目前常規潛艇可潛到400米,核潛艇600米,最大航行深度甚至可達900米。為有效打擊目標,魚雷航行深度一般應大於600米,並根據作戰需求增大下潛深度。

要使魚雷增大航行深度,一是魚雷殼體必須採用高強度的新型材料,如合金鋼、玻璃鋼等;二是魚雷動力系統必須採用不受水深限制的閉式循環系統。這是目前熱動力魚雷中最先進的動力技術,其燃料和蒸汽兩個迴路均為封閉系統,故其特性與水深無關,可大大提高魚雷的航行深度。其原理雖然很簡單,但要達到魚雷發動機的指標要求卻是非常困難的。美國MK50採用的就是閉環系統,航深可達750~800米。

此外,隨著西方國家作戰思想的轉變,針對局部戰爭中淺水反潛的需要,要求魚雷在具有足夠大作戰深度的同時,也應當具有淺水海域作戰的功能。

淺水海區是海軍基地、港口、碼頭、錨地及航線集中的地方,也是封鎖與反封鎖的重要戰場。多數國家沿海均為淺海海區。近海航行的小型安靜常規潛艇,輻射噪聲比較低,而且淺水海域的水聲環境比較惡劣,常規潛艇較小的噪 聲會被海洋噪聲環境所掩蓋,為此魚雷必須能快速濾去背景噪聲。目前美國的MK48ACDAP、MK50、意大利MU90“衝擊”、瑞典2000型、法國的NTL90型“海鱔”等魚雷都具有較好的淺水作戰能力。

——更準、更靜

為提高海戰中艦艇的生存能力,世界各國海軍普遍採用了隱身和水下電子對抗等新技術,如目前潛艇大多采用低噪聲線型和結構,低噪聲槳,動力系統採用浮閥降噪技術,外部粘貼消聲瓦,使潛艇輻射噪聲大大降低。艦艇性能的不斷提高、隱身技術的應用,配備反魚雷設備,及艦艇本身的防護措施和戰術規避,增大了魚雷發現目標和攻擊目標的難度。

命中目標是魚雷的最終目的,準確導引是提高命中概率的基本保證 在魚雷制導技術方面,傳統的直航式魚雷已被逐步淘汰,目前較為先進的均為“遙控+自導”。自導裝置目前多為聲自導,有主動式、被動式和主被動聯合式,新型魚雷多采用聯合式、由於聲自導魚雷對付水面艦艇的效果不如對付潛艇,因此出現了尾流自導技術。各種艦船都具有很強且獨特的尾流特性,並與艦艇的寬度和吃水有關,很難用一個小的航行體模擬尾流來誘騙魚雷,因此現有的反魚雷手段對尾流自導魚雷幾乎是無能為力。目前,尾流聲自導、尾流電阻抗自導技術已在魚雷上獲得實際應用,但尾流自導魚雷還不能用來對付潛艇,將來可以發展磁尾流自導,光、熱尾流自導,放射性尾流自導來對付潛艇。

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遙控技術目前主要採用線導方式。線導魚雷中所使用的導線大都是銅線,其缺點是導線重、體積大、抗拉力小、傳輸頻帶窄、信號衰減量大,而且線導魚雷中信號的衰減量和導線的長度成正比,導線越長信號衰減量越大,因此限制了魚雷的航程。隨著光纖傳輸信息技術在通信領域內的成功應用,以光纖代替普通銅導線用於線導魚雷便成為新的發展方向。美、法等國分別成功地進行了光纖線導的海上試驗,試驗距離達到了20~30千米。只有光纖制導才能進一步完善潛艇和魚雷之間的有線通信,增加魚雷的制導作用距離。另外,由於光纖制導頻帶寬度大,可使發射艇和魚雷之間傳輸更多的數據。

目前還有一種被稱為“智能化制導”的技術在魚雷上得到了應用,主要是制導系統應用高速數字微處理機,採用自適應技術、最優控制技術來實現的智能化精確制導。由於水下電子對抗技術的日益發展,魚雷制導系統必須能夠對來自於自然和人工的干擾目標進行識別,根據其不同的特徵提取出有用的目標參量,然後由自適應控制系統選擇和調整其工作狀態和參數。進行最優控制,從而實現精確制導,並以90°命中角擊中目標的要害部位。採用智能化制導的魚雷能夠在複雜的海洋水聲環境中識別真假目標。

魚雷在水下航行進行搜索和跟蹤目標過程中,要不被對方過早發現而破壞魚雷的攻擊,就需要提高自己的隱蔽性。當今水下對抗實際上就是水聲對抗,魚雷輻射噪聲直接影響魚雷的隱蔽攻擊。性能先進的魚雷針對構成自己主要噪聲源的流體動力噪聲、機械傳動結構噪聲、推進器噪聲等,在魚雷雷體線型、結構設計、動力裝置減振、降噪設計、推進器噪聲等方面採取了多種有效措施。主要有:採用新能源、動力系統和推進裝置;採用新材料和魚雷結構設計:開展魚雷智能彈道的研究;採用綜合制導系統。

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——更有威力

現代艦艇為了自身的安全,在結構設計及材料選擇方面作了大量的研究工作,大型水面艦艇在要害部位都採用了高強度裝甲材料,水下部位設有2~5層不等的保護間隔。一些先進國家的潛艇,外殼採用了高強度材料,結構上採用雙殼體和抗爆結構,雙層殼體間距達2~6米,設置有淡水緩衝艙或填充其它物品,大大提高了潛艇的抗爆能力。上述措施的採用使300千克左右的一般炸藥都難以有所作為。

為有效打擊大中型水面艦艇和潛艇,必須提高魚雷的爆破威力。戰鬥部的威力大小以及對目標的毀傷程度與裝藥的數量、質量、爆炸方式等有關,也同魚雷命中目標的位置、艦艇結構有關。由於受到空間和重量的限制,輕型魚雷通常裝藥量40~80千克,重型魚雷為200~400千克,在裝藥有限的情況下,要增加魚雷的破壞威力,必須從提高炸藥性能和定向爆炸技術入手。各種新型的高能炸藥紛紛用於魚雷,如聚能炸藥、塑膠炸藥,目前還正在研製一種新型燃料氣體炸藥——環氧乙烷氣體炸藥,其破壞威力可達2.7~5倍TNT當量。

爆炸方式通常為兩種,碰炸和近炸比起碰炸,由於近炸可以藉助不可壓縮的海水的壓力,因此對目標造成的毀傷更為嚴重。目前最先進的魚雷採用的是定向聚能爆炸技術。定向聚能爆炸技術能使有限的炸藥爆炸能量定向釋放,向目標方向集中,從而有效摧毀外殼堅固的新型艦艇。採用聚能爆炸的魚雷只能採用觸發引信。如美國的MK50、英國的“旗魚”、歐洲的MU90“衝擊”等都採用的是這種技術。

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此外,通用性是武器的發展趨勢,魚雷也不例外,特別要發展系統及組件可互換的多用途、多載體、通用性魚雷魚雷採用模塊化的功能置換件和組件,使魚雷換上備品後無需重新檢查與測試,並且可以使魚雷內部結構更緊湊,可靠性更好,維修更方便,通用性增強,使用壽命更長。


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