12.22 说说那些你不知道的二战空射制导武器

起语


说说那些你不知道的二战空射制导武器

穿甲哥的上一篇文章,介绍了二战前以及二战初期时空射制导武器出现的背景和实际作战需求,并且详细介绍了世界上第一款投入实战并取得战果的空射制导武器——德国亨舍尔Hs-293型火箭推进制导滑翔炸弹。

如果各位读者老爷对二战空射制导武器诞生的背景和实际需求、以及Hs-293的技术细节和实战经历有兴趣或是有疑问,都欢迎来本系列文章的上篇逛一逛。写过的东西,穿甲哥就不在这里凑字数了,下面是上一篇文章的链接:

点到为止,这篇文章,穿甲哥将为读者老爷介绍,下面是本文的正文部分:

一.弗里茨X 重型制导炸弹(Ruhrstahl AG SD-1400X" Fritz-X")

SD-1400X(即弗里茨-X)重型制导炸弹的开发工作始于1939年,研发项目由德国航空研究所(DVL,Deutsche Versuchsansalt fuer Luftfahrt)的马克斯·克莱默(Max Kramer)博士领导。

值得一提的是,无论是上篇文章中的Hs-293,亦或是被广大军迷朋友津津乐道的Me-262喷气式战斗机、莱茵女儿防空导弹等“德意志末日黑科技”,都是这个研究所的杰作。

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↑上一篇文章说到,采用火箭助推的Hs-293虽然速度更快、射程更远,但存在威力不足的问题。尤其是攻击有良好防护的舰船目标时,引信失效、穿甲能力不足等问题尤其凸显。

与之相比,同时期的弗里茨-X射程更短,飞行速度也更慢,但威力也比Hs-293高出不少。

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↑弗里茨-X采用无线电指令制导,其导航组件采用了和上一篇文章中Hs-293火箭推进制导炸弹相同的FuG-203 Kehl III / FuG-230b Strassburg导航组件。

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↑但由于Hs-293拥有一对有效升力面积不小的的平直机翼,其飞行路线更贴近于飞机。而弗里茨-X则更像是一枚安装了大型尾翼的炸弹,缺少水平机翼的稳定作用而容易发生左右滚转,从而影响弹药的制导和导航工作。

因此在Hs-293原有导航系统的基础上,弗里茨-X增加了一套陀螺仪装置。并且,弗里茨-X的气动设计和Hs-293几乎完全不同。

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↑由于弗里茨-X在设计之初就被定位为重型制导炸弹,因此也对其气动控制系统提出了更高的要求。更重的弹药惯性更大,也就需要更强有力的稳定和偏航控制翼面。

在这里穿甲哥着重写一下这款弹药硕大的环形尾翼。这样一组形状复杂,厚度也不小的环形尾翼不仅起到稳定作用,也会在弹药飞行过程中产生较大的阻力。在大质量弹药高速俯冲时制造较大阻力,从而限制武器的最终速度,有利于武器操作员在目视瞄准时更好地捕获弹药位置和飞行姿态。

但尽管如此,重达1570kg的弗里茨-X在依照德军教令,在6000m高度投放时,其到达海平面时的最终速度依旧接近音速。虽然这不利于武器操作员瞄准和操控,但也赋予了弗里茨-X无与伦比的彻甲能力。

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↑同时,与Hs-293的薄弹体不同,弗里茨-X在弹体最前端有厚达近200毫米的硬钢质穿甲体,弹体的整体强度也经过了加强,以防弹体在高速撞击后发生断裂。而且,弗里茨-X的装药量也高达320kg,这么多炸药若在穿透敌舰装甲后在敌舰内部爆炸,即便是战列舰或是航母这样的大型水面舰艇,也多半是吃不消的。

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↑设计团队在设计工作早期,使用质量较低的SC 250航弹实验了环形尾翼这一设计构想,且实验非常成功。

小比例实验的成功为此后研制1500kg级穿甲/攻坚炸弹提供了一条可行的气动设计思路。最终的SD-1400X(即弗里茨-X)的原型使用了与弹体水平面有28º夹角的X型弹翼,以及一组大面积环形尾翼。这样的翼面布局不仅能够给弹体滑翔阶段提供升力,更能增强弹体在飞行过程中的稳定性,保证大质量弹体不会因过度滚转动作而失稳失控。

同时,环型尾翼的一部分被电绝缘,以使得整个尾翼结构也充当了无线电信号收发机的共形天线。

弗利茨-X的实战经历

在随后的实战机会中,Fritz-X被证明是一款成功的大威力空对舰制导武器。

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↑和Hs-293一样,最终定型并正式投入量产的弗利茨-X制导炸弹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),主要装备给Do-217K-3或He-177飞机用于攻击盟军的大中型水面作战舰艇。

在1943年9月9日,萨勒诺(Salerno)登陆期间,美军布鲁克林级轻巡洋舰萨凡纳号被弗里兹-X命中,炸死近200名船员,使该船返厂维修了将近一年,这也是弗利茨-X第一个有证可考的战绩。

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↑不久之后,同样是1943年9月9日的地中海,英军伊丽莎白女王级战列舰厌战号(HMS Warspite)在遭受三枚弗利茨-X的攻击后也后遭受了严重破坏,其中两枚为近失弹,而唯一命中了舰体尾部甲板的一枚弗利茨-X在击穿了厌战号的水平装甲板后又一口气贯穿了六层甲板并在船体底部直接穿出(此处舰体厚度较小),但没有引爆。这次袭击,虽只导致9名船员丧生,弹药未成功引爆也使得该舰得以逃过一劫。但返厂维修还是免不了的,厌战号直到9个月后的诺曼底登陆才得以继续其正常作战任务。

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↑但意大利的罗马号战列舰就没有这么幸运了。1943年9月9日15时30分,罗马号及其所属舰队在科西嘉以西海上遭到德机攻击。6架从法国马赛附近基地出击的隶属于KG-40中队的Do-217K轰炸机携带弗里茨-X向已经向盟军投降的意大利舰队攻击。

罗马号右舷后桅处先中一弹,炸弹贯穿甲板装甲以及数层甲板在舰体内部水线以下位置爆炸,并破坏了右舷主机,使得罗马号的航速降为16节。接着第二枚弗利茨-X命中罗马号前部第二炮塔与舰桥之间,同样贯穿了甲板装甲并在距离主炮塔弹药库不远的舰体深处爆炸。20分钟后,罗马号上失控的大火引起其二号炮塔下的火药库爆炸,从而引起毁灭性的大爆炸。罗马号全舰包括舰队指挥官伯刚明尼上将在内的1254名官兵都随舰葬身大海。

仅仅两枚总重不超过3吨的弗利茨-X便击沉了42000吨的罗马号战列舰,这也是人类史上第一个制导武器击沉大型水面作战舰艇的案例。

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↑此后,美军布鲁克林级轻巡洋舰费城号、英军贝诺纳级轻巡洋舰斯巴达号(HMS Spartan)在安其奥附近海域先后被弗利茨-X命中。1944年8月,弗利茨-X还曾被于摧毁Pontaubault地区的桥梁,以阻止美国第6装甲师的前进。

二战中,总共约有1400枚弗里茨-X被制造出来,共有多达近千枚该种弹药被发射,但其中有超过700枚是在实验和训练过程中被投放的,真正被投入实战的仅有200枚左右。

且和Hs-293一样,由于战争末期盟军护航船队逐渐普及了电子对抗和干扰设备,弗里茨-X在战争末期的命中率大大下降。且弗里茨-X的射程仅有Hs-293的一半左右,也就要求载机抵近到距离敌舰更近的距离才能发射弹药,这也降低了载机的生存力、提升了武器操作的实际难度,从而更使其命中率大打折扣。

VB-1 / VB-2 Azon制导炸弹组件和VB-3 / VB-4 Razon制导炸弹组件

Azon系列是美国最早的制导炸弹项目。严格意义上说,最初的VB-1 Azon实际上并不是一种制导炸弹,而是一个包含无线电指令制导系统和可动尾翼的后置套件,兼容从MK44到AN-M65的各款美军制式1000磅炸弹弹体。其工作原理与上文写到的Hs-293和弗里茨-X相同,都是由载机向弹药发出无线电指令信号,控制弹药上的翼面进行机动,从而达到制导效果。

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↑在美国空军航空技术服务司令部(Aviation and Technique Service Command,以下简称ATSC)进行的为期数年的开发之后,VB-1于1943年开始生产。上图为一枚装有VB-1套件的1000磅炸弹,可见最初的VB-1体积还是比较大的。

Azon和后文会写到的Razon使用的都是像Fritz-X这样的环形尾翼组件。这组尾翼与Fritz-X的尾翼一样能保持弹体的滚转稳定,但是Azon的尾翼只能控制弹药的偏航,不能控制其俯仰,这也较大地制约了该弹药性能的发挥。

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↑且Azon用于指令制导的无线电收发机仅支持五个预设的无线电频道,在日益错综复杂的战场无线电环境中,这使得Azon极易被干扰,也就极大地限制了Azon的战术选择和实战效能。上图为装备给2000磅炸弹的VB-2套件。

Azon套件的生产一直持续到1944年11月,总共生产了多达约15000套。自1944年2月起,该款组件就开始小规模地配发给在印缅地区作战的美军陆军航空队,并主要用于轰炸缅甸地区隐秘于山林水网间的桥梁等重要目标。在二战期间,493枚装有Azon套件的1000磅炸弹被投放,共摧毁了27座桥梁,其中也包括著名的桂河大桥。

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↑基于Azon的使用经验,ATSC在1945年开发出了更复杂的Razon制导套件。相比较与Azon性能贫乏的导航、制导系统,Razon使用双路信号链进行制导和导航。更为重要的是,Razon系列的无线电信号接收器可以支持多达47个频道的制导信号,实战中的抗干扰能力也就相较于Azon系列有了长足的进步。

Razon套件共有两个型号,VB-3适配1000磅炸弹,VB-4则兼容2000磅的炸弹,上图即为一枚装备了VB-4的2000磅炸弹。1945-1946年间,美国共制造了约3000组Razon套件,但该武器直到朝鲜战场上才得到大量使用。和Azon类似,装备Razon套件的弹药的攻击目标也多是对轰炸精度要求较高的桥梁。

SWOD MK 9 / ASM-N-2蝙蝠滑翔炸弹

SWOD Mk.9(Special Weapon Ordnance Device,特种爆破武器装置,这名字有够绕的)蝙蝠雷达制导滑翔弹可以说是本系列文章里写到的所有二战末期空射制导武器中最先进的一个。

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↑蝙蝠是由美国海军开发的一种远距离反舰武器,但它和前文所有武器都有一个根本性的不同,或者说是革命性的技术突破:前文的所有武器都需要载机上的武器操作员通过无线电指令向调整弹药的飞行姿态。换句话说,就像是打游戏的时候用游戏摇杆向游戏中的角色传递左右、前后、上下等动作信号。规划导弹飞行路线、定位跟踪弹药和目标的相对位置等这些复杂工作都是由武器操作员在飞机上完成的。

这种模式不仅反应速度较慢,同时也极大受到武器操作员目视瞄准观测的以及操作员自身技术水平的制约。且无论如何,导弹的射程不可能超过飞行员的目力所及,当遇到恶劣气象条件时,这种制导方式也几乎就不可用了。

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蝙蝠使用了贝尔电话实验室(Bell Telephone Laboratories)开发的S波段雷达导引头,以及一个碰炸引信的1000磅战斗部。美国海军一共制造了2580枚该型弹药,并一直使用到1950年代初。

蝙蝠在从载机上发射后,不需要接收载机的制导信号,只需要凭借弹药头部安装的雷达导引头搜索目标,并自行向目标回波方向飞去。相比上文提到的“摇杆遥控”的无线电指令制导模式,采用雷达主动制导的蝙蝠更像是即时战略游戏中的角色,你只需要告诉它去哪里或是干什么,角色就会自行规划路线、自己朝目标运动。

事实上,蝙蝠也是人类史上第一款真正完全做到“射后不管”的制导武器。

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↑在这里,穿甲哥觉得有必要说一说这个贝尔电话实验室。大家都知道,贝尔发明了电话,这个贝尔电话实验室最初也的确是由贝尔本人牵头创立的,但它的成就远远没有电话这么简单。自1925年成立以来,贝尔实验室共荣获多达8项诺贝尔奖,晶体管、太阳能电池、发光二极管、通信卫星、电子数字计算机、蜂窝移动通信设备、长途电视信号传送、有声电影、立体声录音、C语言等等等等,这些对今天你我生活产生了深远影响的发明,都出自这个实验室之手。

看来,这样天顶星的实验室,能倒腾出蝙蝠这样的二战黑科技,也不是什么稀奇事了。

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↑话说回来,在二战中投入实战的蝙蝠主要装备于太平洋地区海军陆基航空兵的PB4Y-2B飞机,这是由B-24轰炸机改进而来的一种反潜巡逻机,每架飞机可以在每侧翼下各携带一枚蝙蝠。随后,蝙蝠在PBM、JM-1、PV-1和PB-1等一系列巡逻机平台上进行了搭载和发射试验,甚至在单引擎的SB2C俯冲轰炸机,乃至是F4U-4战斗机上,也都进行过实验。

蝙蝠于1945年4月首次投入实战,当时两架美国海航VPB-109陆基轰炸/巡逻中队的PB4Y在婆罗洲附近使用蝙蝠袭击了日本运输船队。随后,同样部署于太平洋战场的VPB-123和VPB-124中队也都领到了属于他们的蝙蝠制导炸弹,也都有使用蝙蝠攻击日本舰只的战例。

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↑但蝙蝠也不是十全十美的,它作为世界上最早的主动雷达制导弹药,缺陷和瑕疵是无法避免的。在状况复杂的海洋上,蝙蝠那体积和功率并不大、功能也相当原始的雷达导引头,在很多情况下并不能区分波浪的回波信号和敌方舰艇的回波信号,很有可能莫名其妙地就会一头栽到海里。在攻击陆地目标时,在那个没有电子计算机和图像匹配制导的年代,蝙蝠也只能很简单粗暴地采取“捡最大的打”的攻击策略,攻击效能低下。且蝙蝠的飞行路线过于呆板,速度也不快,若是敌舰能够及时发现,还是有相当几率能被敌方防空炮火拦截的。

结语

制导武器,或者说本文所重点介绍的空射制导武器的出现,可以说是技术供给和使用需求共同作用下的必然产物。军队需要更精确、更高效、更聪明的弹药,而科研机构又有还算靠谱的无线电遥控技术甚至是雷达主动制导技术,于是便有了本文这些蹒跚学步的二战初代空射制导武器。

说说那些你不知道的二战空射制导武器

↑无论是无线电指令制导,亦或是像蝙蝠那样的主动制导,本质上都是殊途同归的——弹药从飞机上投放下来,将不再像以前那样做呆板的自由落体运动,然后落在距离目标数公里远的地方,而是能干预自行的飞行姿态,不断修正飞行路径,直至准确地命中目标。换句话说,当人们决定研发制导武器时,弹药也就有了自己的“大脑”。

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↑今天的制导武器变得更成熟、更准确、甚至更聪明,有的能够在几公里外命中一辆汽车的驾驶座,并在命中前一刹那弹出内装的刀片,对车里的人进行“斩首”;有的能够智能规划飞行路线,避开不利地形以及敌方的雷达探测网,神不知鬼不觉地到达目标空域;有的能在电光火石间,拦截高速高机动性目标。他们为各国军队所重用,也为一众军迷朋友津津乐道。

从最早最原始的陀螺仪惯性制导、无线电指令制导,到后来的半主动制导、主动制导等制导模式;从相对单一的无线电信号指令,到有线制导、激光制导、GPS制导、复合制导等等一种种令人眼花缭乱不明觉厉的制导介质,都源于本文所写的这些初代制导武器项目。

虽然他们中的大多数,用今天的目光来看就只是装了炸药的大号遥控飞机,而且还故障、错误频发。但不可否认,先驱者也许不是最优秀的,但却打通了从0到1、从无到有的鸿沟。


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