二战末期空射制导武器项目小传:亨舍尔Hs-293

写在前面:由于本文讨论的话题相对冷门,且因年代较为久远,现存于世的资料和图片数量不多,且真实性和可信度也良莠混杂。

因此本文正文部分的配图可能偏少,且一些记载可能存在争议。希望各位读者老爷能够耐心地读完本文,并对穿甲哥在文中表述有误或是不严谨之处提出您宝贵的意见,我会尽快回复并对文中的问题进行查证和修改。

起语:空射制导武器出现的实际需求和现状简介

二战末期空射制导武器项目小传:亨舍尔Hs-293

↑在制导和观瞄不成熟的二战时期,大机群的覆盖式轰炸是战略轰炸的主要手段。地毯式轰炸看上去的确十分震撼,但却是一种出于无奈的做法,也并不是最高效的空对地攻击行为,无论是在战术还是战略尺度上看都不是。

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↑以二战的战略轰炸为例,为降低轰炸机编队因敌方拦截或防空火力射击而遭受的损失,遂行战略轰炸任务的轰炸机群一般会在较高的高度飞行并投弹。

但较高的投弹高度,就会导致无制导炸弹在下落过程中由于风力等外部因素影响,弹道发生较大的偏移,从而导致精度急剧下降。如上图中机群轰炸的弹着点分布,横跨数个街区,足有数千米长。

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↑很多时候,为了轰炸一个占地仅几公顷的军工厂区,进攻方的轰炸机群往往要投下足以覆盖数平方千米(即上万倍面积)的炸弹,才能保证摧毁目标。

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↑而对于一些更精细的任务,如炸毁某栋特定的指挥大楼,而不殃及一个街区外的教堂或是居民区,对于二战战略轰炸的精度来说,几乎就是不可能完成的任务。

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↑对于被轰炸的一方来说,目标区域附近的居民和民用设施极易遭受波及,从而导致平民的生命财产损失。

而对于进行轰炸的一方来说,这种低精度的覆盖轰炸同样是对作战资源的一种低效率利用。如果有更精确的弹药,谁也不希望一次派出那么显眼的大机群,冒着更高的损失风险、消耗比摧毁目标所需多得多的弹药去进行一次次的轰炸任务。

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↑同样,对于移动的海上舰船目标,水平轰炸糟糕的精度也使得炸弹极难命中目标。而俯冲轰炸要求驾驶员有着极好的飞行技术,对飞机的性能和整体结构强度也着比对传统水平轰炸机更高的要求。

且俯冲轰炸机不仅载弹量不大,单次出击所能携带的弹药也不如水平轰炸机多,而且俯冲轰炸要求飞机抵近敌舰进行凌空轰炸,这也大大增加了轰炸机被敌方防空火力拦截而损失的风险。

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↑所以有没有一种办法,让执行水平轰炸任务的轰炸机即便是在高空投弹,其投下的炸弹也能有俯冲轰炸一般的高精度;让遂行对海打击的轰炸机能够在敌舰防空火力范围外投弹,并且投下的炸弹也能够以媲美俯冲轰炸的精度灌进敌舰的甲板?

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↑解决这个问题的思路是并不复杂的:给炸弹装上可控弹翼和某种人工遥控或者自动修正装置,让炸弹能够沿着飞机上控制人员标定的方向飞行,就可以令炸弹获得传统无制导炸弹难以比拟的高精准度。

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↑当然,如果炸弹能够彻底摆脱人工引导,能够自行识别和跟踪目标、自行修正飞行路线、并且保持制导和修正直至击中目标,就更好不过了。

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↑在21世纪初的今天,制导炸弹依旧是空军先进对陆打击手段的一个重要标志,是比较“高大上”的武器类型,更在20世纪末至今的历次局部战争和冲突中发挥了不可忽视的作用。

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↑但实际上,制导炸弹早在二战前就已生出萌芽。且在二战末期,就已有制导炸弹投入实战,并取得了许多可圈可点的战果。

这篇文章,穿甲哥就带着各位读者老爷聊一聊那些在二战时期腾空出世的空射制导武器。


总述

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↑制导炸弹的概念最早起源于二战前以及战争初期,当时美国和德国的研究人员都进行了许多关于空射制导武器的概念性探索。

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↑值得注意的是,诸如V1、V2这样的早期巡航/弹道导弹,从严格意义上说并不能算是本文讨论的狭义的制导武器。

它们的确拥有自主飞行控制和修正系统,但它们都需要在发射前预先标定飞行诸元,在发射后便只能沿固定且呆板的飞行路线/弹道飞行,不能在飞行途中由地面或者空中平台上的控制台从外部介入,修改其飞行路线或是攻击目标。同样,他们自身也不具备识别和定位目标、进行自主导航和弹道规划的能力。

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↑如上图,对付飞行路线呆板的V1巡航导弹,英国皇家空军发明了一种拦截方法:战斗机保持与V1相同的飞行速度、高度和方向,靠近V1后用机翼翼尖将V1挑落。

而且,V1、V2导弹上的陀螺仪随着导弹飞行距离的增加会累积误差,从而导致其精度下降。且无论是V1、V2,都仅有原始的陀螺仪惯性制导系统,精度很容易受到气候、风力等外部因素的影响而下降。其精度甚至不如上文提到的地毯式战略轰炸,其精度只足够打击一个城市大小的目标。

因此V1、V2的精度在实战中非常差,并不能有效地攻击诸如舰船这样的移动目标,也不能进行高精度的外科手术式打击。虽然它们从广义上说也属于制导武器,但并不属于本文讨论的范畴。

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↑同样值得注意的是,无论是美国还是德国都提出了许多靠谱或奇葩的空射制导武器概念和项目(包括空射V1巡航导弹的尝试),但最终只有其中的少数几款造出样弹的设计被认为是可行且切合实际的。其中,真正投入实战的型号更是少之又少。

根据穿甲哥长时间的资料收集和查证,二战中真正可称得上是技术成熟的空射制导炸弹有德军Hs-293火箭推进滑翔制导炸弹、弗利茨-X无线电制导炸弹,美军的Azon无线电制导炸弹改装组件和蝙蝠主动制导炸弹。

在本文中,由于篇幅和本人精力有限,穿甲哥只向观众老爷们介绍二战德军的Hs-293火箭推进滑翔制导炸弹。而剩下的三种,穿甲哥会在下一篇文章中一口气写完,绝不放鸽子。

一. Hs-293的早期发展历程及基本性能

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↑亨舍尔Hs-293系列滑翔炸弹是美德诸多空射制导武器中研发进度最为领先的,也是人类史上第一个投入实战的空射制导武器。

亨舍尔(Henschel)公司的团队于1939年开始根据古斯塔夫·施瓦茨·普罗韦韦尔克(Gustav Schwarz Propellerwerke)于1937年提出的滑翔炸弹概念进行开发。

这个“滑翔炸弹”的概念,即是在常规航弹上安装滑翔和操控弹翼,使其成为可操控的滑翔制导炸弹。当然,也可以在弹体上再装上火箭发动机,使其成为一枚真正意义上的导弹。

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↑这个概念的研发成果从最初的Hs-293V-1和Hs-293V-2 / FZ21,逐渐演变为后来Hs-293V-3,后者早在1940年7月就进行了测试。但没有安装火箭发动机的Hs-293V-3缺乏穿透舰船装甲所必须的速度,且Hs-293V-3的射程也比当时的90mm级舰载高射炮的射程还短。

舰船目标恰恰是Hs-293项目的主要目标类型,因此亨舍尔公司的工程师们决定在Hs-293V-3的基础上增加火箭助推器,以增加弹药的速度和射程。1940年10月,亨舍尔在Hs-293V的弹体上加装了火箭发动机,使之成为了Hs-293A(以下一律将Hs-293A代称为Hs-293,若出现具体型号会单独写明)。

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↑Hs-293A,实际上就是将无制导的Hs-293V原有的弹体和制导组件与Walter HWK-B火箭助推器组件结合在一起。该火箭发动机的工作原理并不复杂:通过压缩空气将T-Stoff(过氧化氢溶液)和Z-Stoff(高锰酸钙或高锰酸钾水溶液)燃料混合,并将混合后的二者推入火箭发动机的燃烧室,通过化学反应产生的高热和能量产生推力。

值得一提的是,Hs-293的火箭发动机只有12秒的工作时间。在此之后,燃料耗尽,弹药依赖弹翼进行滑翔。所以实际上Hs-293并不能算是导弹,准确来说依旧是一种火箭增程的滑翔制导炸弹。

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↑Hs-293的战斗部为重500kg的SC-500航空炸弹,其装药为294kg的Trialen 105炸药(成分为15%RDX、70%TNT和15%铝粉),引信触发模式为触发。

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↑引信是非常复杂敏感又很脆弱的部件,却又一定要安装在弹药最先接触目标的头部。那么如果弹体的结构不够坚固,那么在触发引信弹药命中坚固目标时,引信可能因损坏而失效,从而使弹药失去起爆能力。

但Hs-293由于弹壁太薄且没有采用硬质钢材,导致弹药的整体结构强度非常低下。因此这种采用非穿甲构型薄壁航空炸弹的战斗部在命中大型水面舰只厚重的表面硬化装甲的时候,会迅速变形甚至碎裂解体,导致弹药内的引信损坏,从而丧失起爆能力。

因此在二战末期的实战应用中,Hs-293多用于攻击缺乏良好防护的驱逐舰、护卫舰和运输舰只,而非是巡洋舰、战列舰这样拥有良好装甲防护的目标,以取得最佳的攻击效果。

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↑Hs-293的制导组件由一个霍恩陀螺仪、一组OPTA无线电控制信号解码器、一个Strassburg FuG-230b / E230无线电命令接收器组成。以上所有的子部件全部由一组DEAG电池供电,这组电池同时也为用于驱动Hs-293的操纵翼面的电机组供电。

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↑在发射后,载机使用机载的FuG-203 Kehl III无线电发射机向Hs-293发送命令,随后Hs-293上的FuG-230b无线电信号接收机接收信号,调制信号并生成弹翼控制器的转向电信号。

在1000m高度投放时,Hs-293能以900km/h(这是火箭发动机熄火瞬间,即弹药能够达到的最大飞行速度)-435km/h的速度飞行最多11km,这已经在当时许多127mm级大口径高射炮的有效对空射程之外了。换句话说,Hs-293理论上说能够让载机在敌舰防空火力范围之外发动攻击,从而大大提升了载机在战场中的生存能力。

二. Hs-293的实战经历

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↑最终定型并正式投入量产的Hs-293主要配发给部署于地中海地区的KampfGeschwader 100(第100攻击机中队,以下简称KG100)和法国地区的KampfGeschwader 40(KG40,同上),主要遂行攻击盟军运输船队、破坏盟军海上物资运输线的任务。

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↑Hs-293的第一次实战记录是在1943年8月25日,KG40中队的Do-217轰炸机袭击了停泊于比斯开湾的英国海军反潜舰队。各有一枚Hs-293分别命中并击伤了兰格德号(HMS Landguard)和比德弗(HMS Bideford)号猎潜艇。图为遇袭前的兰格德号猎潜艇,该舰排水量仅有600余吨。

但由于Hs-293并未命中两舰的水线以下部位,且根据穿甲哥多方查阅的资料,两枚Hs-293的引信在撞击猎潜艇的舷侧后都双双损坏失效,使得弹药没能成功引爆。两枚数百公斤重的制导武器,竟然没能击沉两艘仅数百吨的猎潜艇。

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↑穿甲哥在这里做一个不是很严谨的比较,日军满载排水量超过42000吨的赤城号航空母舰,仅仅被美军SBD俯冲轰炸机投下的一枚1000磅(545kg)航空炸弹命中了中部升降机附近,这枚炸弹贯穿飞行甲板并于机库引爆;另一枚1000磅炸弹则是近失弹,擦过舰艉后方甲板并破坏了舵机。

虽然赤城号受到的最大损害实际上是来源于航弹引爆后舰上弹药和油料被诱爆而产生毁灭性的连锁反应,而非是这两枚1000磅航弹的直接爆炸后效。但要知道,中途岛海战中美军的1000磅航空炸弹比Hs-293的SC-500航弹战斗部的质量还略小一点。因此这一点是无可否认的——哪怕只是一枚数百公斤航弹的直接命中,对于前文仅数百吨的猎潜艇来说,就应当是毁灭性的打击。


可见,穿甲哥在前文中所分析的Hs-293战斗部威力不足、弹体结构设计存在硬伤,尤其是对装甲侵彻能力不足、引信失效率过高的短板,都并不是空穴来风。


尽管没取得什么惊天动地惊天的战果,但这确实是人类史上首个用制导武器攻击水面舰只的战例。

重要的事情再强调一遍:请各位读者老爷留意,在1943年8月25日,KG40中队的Do-217轰炸机使用了Hs-293火箭助推制导炸弹向比斯开湾中的两艘英军扫雷舰发动了攻击。这是人类史上,首次用制导武器攻击水面舰只的战例。

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↑而KG40的另一次攻击则真可谓是无愧被载入史册:在仅仅两天后,即1943年8月27日,18架KG40的Do-217轰炸机用Hs-293击沉了护卫舰“白鹭”号(HMS Egret, L 75) 。这也是有史以来第一艘确认被制导武器击沉的舰只。

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↑1944年6月的诺曼底登陆后,德国空军的Do-217飞机曾使用Hs-293攻击瑟堡半岛上的西河塞路河上的桥梁,以阻滞盟军地面部队的前进步伐。

Hs-293的其他战果包括1944年1月击伤的英国护卫舰杰尔维斯号,1943年9月在爱琴海击沉的英国勇敢号(HMS Intrepid)驱逐舰, 1944年2月,于1944年6月击沉的英国驱逐舰波狄希亚号(HMS Boadicea),还有许多其他舰艇。

据统计,Hs-293截至战争结束击沉了总吨位共计多达约40万吨的舰艇(虽然其中的大部分吨位是由无防护能力的运输舰只贡献的,作战舰艇也都是缺乏装甲防护的驱逐舰、护卫舰)。

三. Hs-293的后续改进

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↑盟军地面部队在占领KG100中队部署的福贾机场后,缴获了一批完整的Fritz-X制导炸弹和Hs-293制导炸弹,并迅速对这两款在当时来说算得上是尖端科技的制导弹药进行了研究测绘。

很快,Hs-293的无线电指令制导系统的原理和工作机制被盟军技术人员破解,盟军工程师们也迅速针对Hs-293的无线电指令制导模式设计了一系列的无线电干扰机,用以干扰Do-217轰炸机上电台和Hs-293上无线电接收机间的通讯,即直接干扰炸弹的制导信号。在这批干扰机被部署到盟军的运输船队中后,Hs-293的命中率和攻击效果就大大下降了。

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↑对此,德国的工程师也提出了他们的办法——如果弹药采用有线制导,制导信号直接通过导线从载机传向炸弹,就不存在被外部信号源截获或者干扰的可能了。

Hs-293B就是针对盟军研发出的无线电干扰机而设计的,采用了导线引导方案的Hs-293改型。电缆收纳在弹药尾部的线轴上连接到载机上的发射架,再连接到载机内部由机组人员操控的火控控制系统,总长度长达12km。由于制导方式的变化,原本Hs-293A系统中的Kehl III / FuG-230b无线电链路被FuG-207无线电发射机和FuGz-237 接收机取代。

Hs-293B确实曾制造出过至少两枚原型弹,但由于资料稀缺,其是否曾被投入实战尚未可知。

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↑值得一提的是,后世的许多反坦克导弹也采用了线控制导的制导方式。甚至可以说,反坦克导弹一度就是导线制导导弹的代名词。如图中的陶2式反坦克导弹,可见其发射管口中向前拖出了两条非常细的制导导线。值得一提的是,与Hs-293一样,现今的所有线控反坦克导弹的导线都安装在导弹尾部的一个线轴中,而非是安装在发射器上。

而且由于线导导弹的射程受到导线长度的制约,今天也只有反坦克导弹这种对射程要求较小的导弹采用了这种制导方式。

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↑上图是Hs-293的另外一个可以查证的重要改型。它就是采用了电视制导的Hs-293D,可见其在弹药头部安装了一个显眼的电视摄像头。

Hs-293D同样也是制导武器发展史上一个重要的里程碑,因为它向能够通过无线电向载机反馈机头安装的电视摄像机中的图像信号,从而使载机能够通过在多云、阴天等对于传统轰炸来说较为不利的气象条件下,隔着云层或是在较低能见度情况下对目标进行攻击,从而获得了接近全天候作战的作战效能。

由于Hs-293D向载机回传的图像信号远比之前Hs-293A从载机接收的控制指令复杂,因此Hs-293D在弹药尾翼上安装了一套外露的八木天线阵列,并且为了适应硕大的电视摄像机光圈重新设计了弹药头部,从而使得弹药的外形特征非常独特。德军在1944年8月使用一枚Hs-293D进行了一次攻击实验,但没有留下详细的文字描述,也没有留下图片或是视频资料(至少在穿甲哥能够查阅到的公开资料中是没有的)。

根据一份来源不明的德语资料,Hs-293D制造了约255枚,且有一艘英国军舰在实战中被Hs-293D命中。但由于这份资料中缺少详细严谨的论据,对于攻击英舰的记述也只是一笔带过,并没有详细写出该弹是装备在何部队中、在何时何地、向哪一艘哪怕是什么类型的英国军舰发动了攻击,也没有提及攻击的结果。因此穿甲哥认为,这份资料的真实性存疑。

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↑除此之外,还有采用三角翼设计的高速增程型Hs-293F(Hs-297)、采用主动制导模式的Hs-293G、改装为大威力空空导弹的Hs-293H、改进战斗部设计的Hs-293I等一大堆功能和改进方向各异的Hs-293改型计划。不过注意,这些都只是计划,其中的大部分都只停留在图纸和设想之中,连等尺寸模型都没有造出来,更毋论量产和投入实战了。

四.总结

不可否认,Hs-293它所在的那个时代的确是一种尖端武器,其实战经历也证明了其可以解决当时的空对地武器,尤其是空对舰武器的精度不足的问题。而且就制导武器发展的角度看,它和穿甲哥在下一篇文章中要介绍的另外三种二战空射制导武器一样,都开创了空射制导武器的先河。没有那个年代的探索走在前面,也就不会有今天成熟且琳琅满目的空面制导武器科技树。

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↑但是,从更为实际、更贴近当时作战需求的角度来看,Hs-293的成败又是充满争议的。一则,Hs-293过早地被盟军缴获,自从盟军开发出无线电干扰装置后,Hs-293的攻击效能就遭到了毁灭性的压制。二则,Hs-293项目有限的研究资源被稀释到了太多或靠谱或不靠谱的变体中,难免给人一种种病急乱投医的感觉,这也阻碍了Hs-293项目的优化和性能潜力的进一步挖掘。

而且就最早出现,也是实战经历和战果最多的无线电制导型Hs-293A而言,由于其无线电控制信号传输和电信号操控系统在当时来说还是有些超前和过于复杂(虽然在今天看来就是一个大号的装炸药的遥控飞机),且盟军的无线电干扰对于Hs-293A的确有着很好的反制效果,以上种种因素反映在Hs-293的实际使用中,便是频繁的故障和各种令人意想不到的突发状况。

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↑根据一项战后发表的统计研究表明,部署于法国的KG40中队在实战攻击中发射的Hs-293的命中率仅有31%(当然其中很大一部分是由于遭到了盟军无线电干扰机的干扰而失控坠毁)。而地中海的KG100中队可能是由于盟军优先将干扰机配备给大西洋方向的运输船队,表现比法国的KG40中队稍好,但命中率也仅有55%。

且在KG40中队所有确认命中目标的Hs-293中,哑弹率高达28%,KG100中队的这一数据也高达25%。这也就意味着,在命中率本就不容乐观的前提下,还会有1/4命中目标的Hs-293由于弹体变形、引信失效等各种各样的原因无法成功起爆,丧失杀伤能力。

同样,过于前卫的无线电制导组件在当时来说也是难以生产的,且生产出来的组件也往往存在着各种加工缺陷,从而导致一些Hs-293会在即便是没有干扰的情况下,都会由于操控或是信号传输系统故障而失控。

因此可以说,Hs-293无论是质量还是数量都只能说是差强人意。作为一件实验性的武器装备,它是出色的。但如果要真正作为一款可靠且成熟的量产型武器,Hs-293还有很长的路要走。


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