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新时代中短程舰对空导弹的需求和发展方向

2020-11-13 21:21 作者:冰封之龙  | 我要投稿

今天不少人想让我说说最近热炒的“中国军舰一坑四导弹”的事情。那么今天我下班后就给大家讲讲这种东西。

所谓的“1坑4弹”,就是指一个大直径垂直发射管装填4枚中短程防空导弹的模式,美国RIM-7海麻雀和RIM-162先进海麻雀都是可以这样布置的,以下简称1坑4.

首先说说这个报道的起源。2020年9月,人民海军微信号提到了“西宁舰”在某次海上训练中,成功使用一个导弹发射架混装发射了多枚导弹,4枚防空导弹射中不同目标。因此就有人声称:这是一个发射管混装了多枚导弹,也就是中国的1坑4导弹。

西宁舰官方照片

其实,这篇报道使用的语言非常笼统,“一个发射架混装导弹”的表述,显然不能直接理解为一坑四导弹——毕竟,如果“一个发射架”指代一个发射管,那就意味着1个发射管内不但是“1坑4”防空导弹,而且是两种以上的防空导弹,这种设计在任何国家都前所未见。而把整个发射器(或者其中一部分发射管)称之为一个发射架,那么就和在垂直发射系统里装填不同的导弹一个道理,中国之前已经展示过相关技术,所以又不一定是一坑四导弹。

MK41的子型号,可见最后一个RIM-162先进海麻雀就是“1坑4”的布局

在传统上,052C配备的海红旗9采用地面红旗9的冷发射技术,而054A的发射系统是热发射系统,052D和055都是同心圆冷热共架发射系统,加上中国2000年以后建设的军舰控制系统和数据链全部为国家统一标准和接口,所以理论上二者完全不存在兼容性问题。因此,这个新闻,也不排除是HHQ-9和16的混装和同时发射。

052D垂直发射导弹,可见燃气从导弹两侧喷出,为明显的同心圆冷热共架发射技术

尽管如此,本文仍然秉承之前的承诺,为大家好好讲解一下“1坑4”中短程舰载防空导弹的来历和当前的作用,以及中国是否需要发展对应的武器。

“1坑4”的起源——美国MK41发射系统

时间倒退回1960年代。在那个时候,由于电子计算机技术薄弱,雷达分时照明技术不成熟,雷达彼此间电磁兼容存在问题,因而无论是美国还是苏联,都无法在一艘军舰上同时配备短程和远程防空导弹。同时,以当时的技术水平,难以将远程防空导弹的最小射高压低到15米以内,无法对付超低空突袭的敌机,所以那时候双方都会设计3种军舰,用来搭载远,中,近三个射程的导弹。

长滩级核动力巡洋舰,负责发射RIM-8黄铜骑士,该舰在越南战争中创下实战击落120公里外米格17飞机的世界纪录,迄今为止未被打破
搭载RIM-66标准中程防空导弹的MK-26发射架,是弗吉尼亚级核动力巡洋舰(已经退役),早期型提康德罗加级巡洋舰(已经退役)和台湾地区基德级驱逐舰的主战武器,在1976年训练中曾创下击落125公里外目标的记录,不过其弹体较轻,燃料不足,只适合打击中等空域目标
RIM-67A增程型标准2导弹,虽然和上面的“标准2”都叫做“标准2”,但是实际上由于增加了巨型助推器,性能差异极大,这款导弹才真正是一种高空远程防空导弹,对标同期服役的S-300F(SA-N-6)
RIM-7是大多数美国轻型舰艇的近距离防空武器,和中国051B上配备的HHQ-7是一个水准的武器

到了80年代,随着福克兰海战中轻型反舰导弹一举成名,美国开始觉得军舰受到掠海反舰导弹的威胁日趋增大了。虽然“飞鱼”,“捕鲸叉”看起来不如苏联P-700花岗岩那么威猛,但是现实中由于中型反舰导弹能够贴在海面飞行,雷达仅能够在20公里外捕捉到目标,相比P-700高达100公里以上的预警距离可谓是突发性大大增强;而且,苏联也开始研究新一代反舰导弹,其尺寸更小,突防性能更强,而且可以用轻型军舰,常规潜艇和战术飞机投放。这一批苏联末期研发的导弹,就是如今时髦的P-800“锆石”、3M-54 “口径”和KH-35 “天王星”。

P-800锆石,研发从1982年开始,由于苏联解体,该导弹的换装2015年才正式开始推行,其和印度合作的“布拉莫斯”则更加出名,而且绝大多数经费都由印度人提供
3M-54“口径”(俱乐部),1985年研制,不过苏联解体才因为中国和印度对636级基洛级潜艇的购买获得充足经费继续开发。该导弹在中国实现国产化突破,即鹰击18导弹,它还有亚音速的对陆打击型号,用于叙利亚战争
KH-35 天王星,1985年开发,由于酷似“鱼叉”而被称为“鱼叉斯基”。苏联解体后得到印度投资继续开发,并在现在逐步取代了陈旧的KH-29等反舰导弹,成为了俄罗斯主要的空对舰导弹,衍生型号也用于岸防导弹

当然,那个时代的美国可没有预计到苏联在不足10年后就会土崩瓦解了,秉承“敌无我有”的思路,美国决定设计一种发射装置,兼容所有的美国现存的和未来各种导弹,在解决发射架种类繁多,甲板臃肿不堪的同时,解决远中近三种防空导弹的统一搭载和发射。这一来,具有划时代意义的宙斯盾技术和MK41通用发射单元便诞生了。而首款搭载该系统的“提康德罗加”驱逐舰,因为其强悍的火力超越了以往的巡洋舰,因此被改名为“巡洋舰”。当然,其后继者伯克级驱逐舰比它还要大几百吨,所以现在已经不怎么去分巡洋舰和驱逐舰了。

搭载MK41发射系统和宙斯盾作战系统的提康德罗加级巡洋舰

从划时代的宙斯盾系统和MK41通用平台开始,1坑4导弹发射技术正式走向历史舞台,并成为欧美舰载防空武器的主流。

当代一坑四导弹主要作战需求

如同上文所述,美国设计共架发射系统的目的就是要解决80年代以来反舰导弹日趋多元化、小型化的情况下舰艇抗“饱和攻击”的能力。所谓的饱和攻击理论最早也是前苏联提出的,即通过岸基轰炸机、导弹巡洋舰、巡航导弹核潜艇在远程巡逻机和卫星指挥下,对美国航母战斗群进行密集的导弹袭击,以求彻底摧毁作为战略单位的航母。当然,随着小型化的导弹加入,苏联的先进常规潜艇(如改装后的877/636)级,战术飞机(如现在搭载KH-35的米格29K等)也会加入“饱和打击”的战斗群,这样一来,军舰不但面临导弹种类不够齐全的问题,更面对导弹数量不足,火力通道不够的问题。尤其是在末端防御方面,由于数十枚导弹同时扑向目标,在电子战和诱饵弹都失效后,只能用舰载防空武器抗击轰炸,所以导弹的数量便尤为重要。

采用1坑4模式的海麻雀导弹

除了导弹储备量,导弹的发射准备时间和射界也是非常重要的元素。无论是前面的8联装海麻雀导弹发射架,还是后面的MK26双臂发射架,其相同点都是需要发射前转向对准目标,发射后从弹舱垂直补给导弹的模式。这样的模式虽然结构简单,无需更改导弹内部结构,而且导弹飞行较为节约燃料,但缺点就是难以同时应付四面八方打过来的导弹。采用垂直发射系统——尤其是MK41,中国同心圆这样的快速发射系统后,导弹可以迅速从发射筒直接升空,再空中转向飞往目标,只要火力通道够多,就可以同时打击四面八方的目标。

相比于倾斜发射系统,垂直发射系统在导弹发射方向上更加自由

当然并不是所有的垂直发射系统都是这样的。作为垂直发射系统的开山鼻祖苏联,其垂直发射系统的初衷只是解决导弹提升装弹的问题,并非是加快射击速度和火力通道。所以苏联的S-300F和9K331道尔(SA-N-9)的垂直发射系统都是单发发射,军迷俗话称之为“左轮”。

光荣级巡洋舰,051C驱逐舰和基洛夫级巡洋舰配备的S-300F发射系统,该系统只有1个燃气发生器和1个发射口,导弹发射后,整个发射器会旋转一个位置,将下一枚导弹对准燃气发生器,因此不能乱序发射,也无法携带两种以上型号导弹
库兹涅佐夫号航空母舰,无畏级反潜舰配备的9K331道尔海军版防空系统,其和陆地上的道尔系统导弹相同,不同点在于发射系统为圆柱形的舱室,只有1个发射口,发射一枚导弹后需要经过15秒时间旋转发射口盖对准下一枚备用弹。所以表面上导弹装载量较大,但是其实反应速度和中国深圳舰以前配备的海红旗7没有差别

最后就是管理便利。在以往的发射系统中,导弹再装填要不是通过专用舱门,要不就是用发射架反向装入导弹,其装填顺序和速度都比较慢。但采用通用发射架后,只需要把包装箱从发射管上部插入发射管中,即可实现导弹安装到位,而且不开封的导弹包装箱也有利于延长保存时期,提升发射时的可靠性。

mk41导弹包装箱也是发射箱,平时密封严格并注入氮气,可以大大加强导弹在高盐分,高湿度,高颠簸的海面上的储存期间

由于这些因素的同时存在,垂直发射系统已经成为目前中大型驱护舰的主流配备,而装弹比较多的一坑四导弹也成为了很多国家中短程点防空系统的主流配置。

一坑四导弹技术需求和难点

虽然提升导弹数量的任务迫在眉睫——但是美国之前也不是毫无准备。由于美国飞机,军舰,潜艇的武器是统一的,所以他们的武器设计之初就考虑到跨平台使用,因此美国武器在80年代就实现了数字计算机控制下的统一数据总线(兼容飞机1553B总线),这样一来最大的数据系统难关已经突破了,可以用一套计算机,只修改软件,就可以使用不同的武器系统;其次,美国飞机为了载荷易于计算,导弹的直径和长度都有标准规范,一般以英寸为单位,如美国AIM-7导弹是203mm(8英寸),而AIM-120导弹是178mm(7英寸),而潜艇导弹考虑到兼容鱼雷管,所以战斧导弹是533mm(21英寸)。这样一来,由于导弹有着相同的规范,美国人在设计MK41时就很容易:直径按照最大的战斧式导弹的533mm设计,长度按最长的战斧(全长303英寸,7.6米,实际可容纳264英寸,6.7米,为打击型).中等长度的标准2(266英寸,6.75米,实际可容纳228英寸,5.79米,为战术型)和较短的RIM-7海麻雀,RUM-139垂发阿斯洛克(209英寸,5.1米,实际可用空间171英寸,4.34米,为自卫型)设计为三种格式,分别配备于大型驱护舰(如提康德罗加,伯克和金刚)和小型护卫舰(如泰国购买的中国053HT护卫舰改装的MK41发射管就是最短的自卫型)。如今,MK41已经成为北约海军的“国际标准”,就如同电脑主板上的PCI-E接口一样,一切的板卡都得以此设计。

MK41规格介绍

所以,要想解决1坑4导弹,首先要解决军舰控制系统、数据总线、发射装置的标准统一。只有在硬件基础和软件通信格式统一,才能在同一个发射架上混装不同导弹并发射出去。

除了发射平台以外,一款好的中小型导弹也是一坑四导弹实现的必要因素。在美国和北约国家,被广泛使用在一坑四导弹上的便是RIM-162 先进海麻雀导弹。

RIM-7海麻雀(上)和RIM-162先进海麻雀(下)
RIM-162 ESSM采用了加大的助推器和边条翼,使得有效射程比起RIM-7大幅度延长

RIM-162从外观上根本不像RIM-7海麻雀。RIM-162外观的改变是在于使用了254mm的助推器取代了RIM-7的203mm助推器,采用边条翼和尾舵配系取代了RIM-7的传统布局,但是,它骨子里确实是“海麻雀”——因为一直到2020年,美国主要生产的RIM-162仍然是在采用RIM-7剩下的半主动雷达导引头,一直到2020年的BLOCK2 才改为AIM-120的主动雷达导引头——这样一来,实际上RIM-162,RIM-174标准6,RIM-66标准2都在2020年换成了AIM-120的导引头。当然从理论上,RIM-7也可以换成AIM-120的导引头,毕竟彼此的数据接口都是一模一样的。更换为主动雷达制导导引头后,ESSM导弹作战效能得以大幅增加,而且由于和空对空导弹共用导引头,导引头成本也可以得以分摊下来。


由于RIM-162沿用了大部分RIM-7的技术和通用接口,使得它量产成本相对较低,甚至可以直接沿用部分退役的RIM-7的零件,所以这使得它很快就得以推广在所有的北约舰艇之上。

所以,要搞好一坑四导弹,舰载平台和导弹本体都是需要下功夫的。

一坑四导弹的实战——2016年美国宙斯盾驱逐舰迎战也门胡塞武装C802导弹

宙斯盾驱逐舰服役之后,自然成为了举世瞩目的焦点。ESSM的高调加入,更使得宙斯盾看起来“牢不可破”。不过,由于苏联解体,美国预计中的抗击苏联饱和导弹突击没有了下文,宙斯盾系统,标准2和ESSM的第一次实战,要一直延迟到2016年也门内战期间。详细内容可以看本人转载的以下报道。

在这次实战中,宙斯盾系统意外地表现不如预期,只能说是“差强人意”。也门武装在缺乏训练和电子战支援下发射的伊朗仿制我国90年代水平的C-802导弹,居然突破了宙斯盾驱逐舰40公里的标准2防空圈,一直接近到10公里才被ESSM拦截掉。而且合计发射的9枚导弹中,仅有5枚是被美国拦截或干扰规避,其他都是瞄准失误、燃料加注不足或其他原因自行脱靶。可以说,这次战斗不仅美国没发挥出水平,伊朗仿制的我国C-802表现也不理想。但在这一次低水平的博弈中,我们却能够发现一个防空导弹打反舰导弹的痛点——拦截反舰导弹并不如我们想象那样容易。


其实导弹反导问题早在爱国者PAC-2导弹拦截飞毛腿就暴露出来了。在1991年的战斗中,美军发现了所有的42枚飞毛腿导弹,除了最终击中军营的那一枚因软件故障(指挥车和雷达车的时钟系统存在0.3秒误差)导弹偏差较大外,其他41枚导弹都“成功拦截”,但因为PAC-2主要面对是飞机目标,其连续杆战斗部不适合拦截截面积较小的导弹,导致虽然有破片击中导弹,但是并未能够“击毁”导弹。美国中程防空导弹标准2在40公里外拦截失败也差不多是这个道理,而在近距离的情况下,ESSM导弹能够在雷达制导下接近到极近距离引爆,从而增大了拦截效果。所以说,一款高精度的短程导弹,是如今水面舰艇拦截反舰导弹的最重要武器,其重要性甚至高于HQ-9,标准6这样的远程防空导弹。

不过,ESSM导弹虽然击落了C-802导弹,但是它比起另一种更加廉价的导弹——RIM-116"滚体”导弹在拦截导弹目标时并未有足够的优势。

RIM-116 “滚体”导弹,中国人音译为“拉姆”导弹
RIM-116发射巢

RIM-116滚体导弹原本是替代“密集阵”机关炮设计的一种超近距离防空导弹,1976年设计,1985年服役,比RIM162还早。这种导弹实际上是可以看做一种加大的便携式防空导弹,其发射器仅有5.8吨,每一发导弹仅有73千克,不足RIM-7海麻雀的30%,也比9K331道尔导弹小了一半。该弹推进系统来自于AIM-9响尾蛇导弹,而导引头则是FIM-92毒刺导弹的红外制导系统,所以该导弹不需要雷达指示目标,可以对准来袭目标进行连发速射。在改良了瞄准系统后,该弹可以凭借红外成像导引头的精度对来袭目标进行迎头撞击,将其彻底撞碎,比近炸引信的ESSM还要有效。所以这种导弹的出现,使得那些无法安装垂直发射系统的军舰找到了替代者。

中国的选择:1坑4 OR 海红旗10?

中国在2010年后,快速提升了自己海军的质量与数量,中华神盾批量入役,通用发射单元也出现在世人面前,早在2012年,就有网络媒体曝光了国产通用垂直发射单元不仅超过了美国MK41的体量,甚至超过了DDG-1000的MK57发射系统的体量,其直径达到了850mm,最长的版本超过了9m,可以容纳中国最长的YJ-18导弹(其原型3m54俱乐部长9米,直径533mm),海红旗9和鱼8反潜导弹,从理论上容纳不足6米,500公斤左右的红旗16也毫无问题。但出人意料的是,对标ESSM的国产1坑4导弹迟迟未能登场,这又是为什么呢?

其实中国并不是缺乏对标ESSM导弹的技术,早在2012年前后的珠海航展,我国就展出了以霹雳12导弹为母体的舰载1坑4导弹,如今霹雳15导弹也已经装备,理论上制造一种不亚于ESSM导弹的一坑四导弹毫无压力。但是我国却迟迟没有配备一坑四导弹,笔者认为,很可能就是上文提到的当代防空导弹面临的主要问题——反导弹能力不足。

歼20配备的PL15导弹,可见采用了小型化弹翼缩小整体尺寸,以便适应J-20弹仓,理论上也方便进入海军垂直发射系统

因此,在中国052D量产之时,另一种具备反反舰导弹的小型导弹开始悄然流行在中国舰队之中,并迅速成为装备最广泛的防空导弹,这就是现在052D,056,053H3,辽宁舰,山东舰,055都配备的HHQ-10短程防空导弹。

HHQ-10防空导弹

海红旗-10导弹初期以FL-3000N作为代号出口。该导弹类似于美国RIM-116滚体导弹,同样是采用红外成像瞄准头和多管火箭巢的方式发射,区别在于HHQ-10开发本体是TY-90直升机用空对空导弹,而且比起RIM-116多了被动雷达导引头,能够更加精确捕捉敌方导弹的主动雷达导引头的信号,让它能够更有效撞击敌人的导弹。在2016年,056护卫舰首次使用HHQ-10拦截靶标,就击落了国内最普及的鹰击83导弹;随后在训练中,056护卫舰仅凭发射巢的8枚HHQ-10导弹,竟然连续击落4枚超音速导弹靶标。由于传言中中国人把报废的现代级驱逐舰的P-270导弹改为靶弹,因此等于两艘056级护卫舰就能在远距离击落一艘现代级驱逐舰发射的全部导弹,并用自己的8枚反舰导弹(1艘056带4枚)将对手送进海底(因为现代级只有2个单臂发射架,无法迎战4枚以上导弹进攻)。

交付时的136 杭州号驱逐舰,左右各4管P270反舰导弹曾被中国军迷誉为“航母杀手”,但如今它连比自己小6倍的056级护卫舰都打不过了(除非炮战)

除了海红旗10导弹更适合拦截导弹外,海红旗10导弹灵活性和通用性也是令其超越一坑四导弹优先服役的原因。海红旗10导弹有多种包装箱,在056护卫舰这样廉价港口保卫舰艇上以8联装服役,在001辽宁舰上以18联装服役,在052D上则提升到了24枚,而且在大型军舰上,还可以为其配备再装填装置,从而轻易让备弹量翻倍。同时,由于中国军舰甲板面积相当充足,在战时可以临时加装数个海红旗10发射架,让战舰能够四面八方迎战反舰导弹。这样一来,以大量不占用雷达通道的短程红外导弹迎战反舰导弹,其成效或许比雷达制导的一坑四导弹还高一些。

056级护卫舰考虑到成本仅配备了8联装发射架,但事实上它应该可以具备升级到24联装的实力

不过,考虑到一坑四导弹技术有利于提升整体弹药储备水平,和降低维护难度,更利于战舰在远洋长期作战,中国海军在未来仍然需要一款类似的武器加入服役。只不过,那时候服役的国产1坑4导弹,可能会吸取ESSM和HHQ-10的各自优劣,成为一款独立于现役品牌的先进导弹。

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