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第九章 對空中目標的攻擊
引言
本章研究攻擊空中目標的一般問題,並深入探討一些攻擊方式。
目標評定
目標
攻擊方式取決於要攻擊的目標類型,既包括快速飛行型的戰術攻擊機、戰鬥轟炸機、快速偵察機、某些導彈、遙控無人駕駛飛機和其他種類無人駕駛飛機等,也包括緩慢飛行型的運輸機(飛行速度為200~300節)和更慢的直升機。攻擊的主要要求是摧毀目標或使其喪失能力,而阻止目標完成任務的任何損壞都可認為是使目標喪失能力。一般說來,這只能通過對主結構、乘員或導彈戰鬥部給予有效的損害才可實現,但是,由於此類目標均在空中飛行,只要遭受一定程度的損傷就足以使其喪失能力。
損傷規範
在用什麽方法評定目標損傷這個問題上,不象評定坦克損傷那樣,觀點尚不一致。目前一般能夠接受的損傷等級是:
Ft級:在目標被擊中受到損壞的“t”時間內即永久喪失定向飛行能力,不再能完成它的作戰任務。不言而喻目標是被毀壞了。
Ct級:在目標被擊中的“t”時期內不能繼續執行指定任務,因而使任務中斷。表明目標可能被毀壞了。
Et級:目標遭受損傷的程度達到必須返回地面進行修理並在“t”時間內可以修好。能夠再次執行任務。
與使人員喪失功能的規範相似,這裏也有與攻擊效果有關的時間因素。如果戰鬥部直接命中,目標可能在若幹秒鐘內即成為F級損傷;而如果戰鬥部離目標很近處爆炸,其後果可能只是E級損傷,即只不過使飛機在地面停飛若幹天。
目標的易損性
與人體目標評定的辦法相似,將空中目標也分成若幹個單元進行評定。系統中的每一單元的特點不同,因而對造成破壞的敏感程度也不同。作為一個目標,飛機的發動機和骨架可能比較堅韌,但油管、配電線和乘員卻是極易受損的部分。其他還有些精細部件如飛行控制儀表、航空電子設備或“黑匣子”以及動力傳動系統等。飛機的飛行方向對攻擊效果影響很大,對命中率則影響更大(圖9.1)。飛機的某些部位至今仍然易受損傷,據報道近年來現代飛機還有被步槍擊落的事例。
目標的每一易損面積各按其損傷規範單獨評定,然後與當時目標的總暴露面積聯系起來,在隨機命中概率給定的條件下,即可求出目標的總毀傷概率。很明顯,飛機設計人員對如何盡可能減少易損面積是非常關切的。
減少易損性
空中目標中,飛機是最復雜的目標之一,減少其易損性很不容易。但可采取下面一些基本措施:對特別敏感部位增添裝甲防護;將一些敏感部件隱蔽並集中於機體內部。采用雙部件也不失為一種解決辦法。增加裝甲防護要付出增加機重的代價,故必須審慎地從其實際效果權衡得失。將各敏感部件都隱蔽在主結構之內或其後面,不讓其暴露在“櫥窗”中並不困難,但是這種集中放置並不解決問題,雖然可能減少些會引起嚴重損傷的機會,但若命中這些集中的敏感部件則後果更為嚴重,雙部件法需要更大的空間和重量,而且要將重要元件分開配置,因此必須設兩個控制系統和其他有關系統。
攻擊方式
高射炮射擊空中目標通常多使用殺傷爆破彈。這些彈配有自毀裝置,為的是防止脫靶彈丸(這是大多數情況)墜地爆炸。在二次大戰中擊毀一架飛機大致需要對空射擊187,000發炮彈,而每毀傷一枚V1式飛彈(時速350公裏)大致需要156發炮彈。隨著空中目標性能的日益提高完善,要在更高的高空擊中目標,且具有更大的破壞力,彈丸的大小及發射速率也日益增大;目前高射炮口徑已增大至5.25英寸,發射彈重達80磅。但與其他彈丸相似,由於發射條件非常嚴格,為滿足彈丸在膛內的強度和彈壁厚度要求,這種彈丸的炸藥裝藥量只得少些。在某些情況下也可用火箭將地雷射入空中並用降落傘和吊繩懸掛使之在目標飛近時炸毀。隨著飛機航速的加快和變得更靈巧更結實,常規炮彈既達不到它的飛行高度更跟不上它的飛行速度,在這種情況下,不得不重新考慮如何解決這個問題。比如在常規彈丸從火炮發射到15,000米高空的時間內,航速為一馬赫的飛機將飛過若幹公裏。很明顯,用常規火炮瞄準射擊此類目標,幾乎毫無意義,人們可以期望的最佳情況也只是通過密集射擊,將彈丸破片形成彈幕(即火墻)來毀傷目標。然而口徑為40毫米或40毫米以下的常規火炮,在攻擊空中目標特別是低空目標時仍然是作用巨大的。
二次大戰以後采用的導彈,解決了常規火炮設計人員難以克服的某些問題。首先,由於發射導彈的加速度比火炮彈丸低,故對其戰鬥部的類型和外型的選擇有更多自由。其次,有了控制導彈和駕馭導彈飛向目標的能力,而常規彈丸一但發射出火炮後,就不能改變方向了。第三,可根據需要和可能來增大戰鬥部從而增大其終點效應。
導彈(missile)一詞目前已為人熟知並已普遍接受,但從英文顧名思義,是否它主要的用途本來就是為了脫靶仍能起作用,而不是為了直接命中呢?設計一個具有很高命中概率的導彈是很費錢的,但用一個能在一定脫靶距離內發揮作用給目標造成較大損壞的大型戰鬥部,所需費用卻比較少。這是目前的一般趨勢,通常稱作戰鬥部匹配。比如,如果戰鬥部有效殺傷半徑為5米,而一導彈系統的制導精度卻能保證脫靶距離僅為1米,生產這樣的制導系統就是個浪費,是無意義的。
戰鬥部的基本類型
現在裝備的攻擊空中目標的戰鬥部有若幹種類型,已在第七章中細述。這裏將討論若幹基本特性加以補充。
爆轟戰鬥部
無外殼的炸藥裝藥同樣可以產生爆炸,但出於一些明顯的理由,必須把炸藥裝在外殼裏。由於爆炸作用的效果,與爆炸沖擊波傳播的介質有關。如發生爆炸的地點海拔越高,空氣越稀薄,則爆炸效應也即相應地越小。在30,000米高空要產生與海平面同樣的爆炸效果,炸藥裝藥量需增加一倍。爆轟戰鬥部的裝藥外殼通常很薄也很輕,只能提供很小的破片殺傷效應。因此,很明顯,爆轟戰鬥部的允許脫靶距離是相當小的,特別是在高空,而其裝藥與彈殼重之比卻為5:1左右。爆轟戰鬥部有內、外型之別,其區別之一就在於兩者的目標效果不同。內爆轟型戰鬥部用於射進目標而且在目標內部爆炸;外爆轟型戰鬥部則在目標外部爆炸,在靠近目標處起作用。爆轟戰鬥部實現其目標效果全在於它產生的超壓,這一超壓先以正相沖擊波開始,繼之以較短暫的負相沖擊波,見圖9.2所示。
爆轟的沖擊波效應隨距離增大而下降很快。圖9.3表中指出在距炸點不同距離處達到同樣破壞效果所需炸藥的重量。
圖9.3 距離和炸藥重量的關系
距炸點的距離
| 產生同一效果所需的炸藥重量 | 10米 | 10公斤 | 20米 | 80公斤 | 30米 | 270公斤 |
表中列舉的關系雖不十分精確,但也可從中看出,在高空作用時即使爆轟戰鬥部僅脫靶幾米遠,要使戰鬥部有效其尺寸也需相當大。
殺傷戰鬥部
由於爆轟效應有局限性,下一個考慮的就是殺傷型戰鬥部,即將炸藥裝藥引爆後將破片拋向目標。這種戰鬥部發源於常規彈丸是自然破片形的,而且它的形狀和剖面最初的確也與常規彈丸相同,就象一個裝在圓筒架子上的一般彈丸或炸彈。由於發射加速度低。它可對戰鬥部的終點效應大做文章,因為圍繞炸藥裝藥怎樣配置金屬本來就有多種方式。設計人員已將戰鬥部從自然破片型(自然破片就是炸藥裝藥爆炸時金屬殼體自然產生的破片。)改成成本效能更高的破片類型;預制破片或可控破片戰鬥部。就是在殼體金屬上預先刻槽或將一些單個破片用樹脂粘結一起放在薄容器內。另一種破片系統是在殼體內以若幹金屬長桿圍繞炸藥裝藥,長桿可以分立也可頭尾相連,焊接在一起。之所以采用這種戰鬥部,是因為雖然穿透空中目標比殺傷人員更需大的破片,但以長桿側向命中目標造成的破壞更大。然而分立的單根金屬桿的空氣動力穩定性差,會在飛行中翻滾,有很多是以尾端撞擊目標的。通常很少采用這種分立式長桿型戰鬥部,而頭尾焊連的長桿型戰鬥部則比較成功,使用較多。其他種殺傷戰鬥部也有裝小球、方塊或各種空氣動力外形好的物體做破片。
戰鬥部破片散布模式
最理想的情況是所有破片都指向目標,現在已能部分地做到使破片射束在規定的寬度內散布。利用戰鬥部外形變化(圖9.4)可以在一定程度上控制破片射束的散布寬度。
當然破片寬度的配置還必須與導彈對目標的接近角度綜合在一起考慮。
空心裝藥
這種攻擊方式已在本書其他處詳述,在這裏只需將空心裝藥對空中目標與裝甲目標的不同技術要求予以對比,見圖9.5。
圖9.5 對空中目標和裝甲目標的空心裝藥技術要求的比較
| 裝甲目標 | 空中目標 | 錐形藥型罩錐角 | 40°~60°
| 90°+ | 錐形藥型罩口部直徑 | 125毫米 | 200毫米 | 藥型罩材料 | 銅
| 鋁 | 藥型罩厚度 | 2毫米 | 12毫米 | 射流類型 | 短而細
| 長而粗 |
上表所列對兩種不同目標空心裝藥的數值不同,這是因為攻擊空中目標需有較長行程的射流(考慮脫靶距離),而用鋁制藥型罩則是為增大射流進入空中目標內的燃燒效應。一般地說,輕質材料的藥型罩用於攻擊輕質材料目標,而高密度材料藥型罩則用於攻擊裝甲目標。攻擊裝甲的空心裝藥其“炸高”約為彈丸口徑的四倍,但考慮對空中目標會有脫靶距離,故其藥型罩的“炸高”要大得多。
其他類型戰鬥部
還有許多其他類型戰鬥部,其中有些戰鬥部見第七章。
戰鬥部的位置
與常規武器不同,由於圓頂雷達罩、探測裝置和其他一些要求,導彈的戰鬥部不是也不可能總放在導彈前端。這在一定程度上影響戰鬥部的結構,特別是影響戰鬥部的重量和形狀。現在有人提出:如果導彈能直接命中目標,是否還需要戰鬥部?這個問題也許值得考慮。
小結
對於攻擊空中目標,目前的想法是將兩種武器混合裝備使用,即用發射速度很高的小口徑常規火炮攻擊低空目標,而用導彈攻擊各種目標。設計一個對空中目標毀傷概率很高的導彈既困難又費錢,除非脫靶距離很短,而且截擊位置不變。目前所做的大量工作都是為增加戰鬥部的殺傷能力,但看來更有利的途徑可能是縮小脫靶距離和使用比較簡單的戰鬥部。
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