“战斧”巡航导弹研制极简史之一:漫漫长路
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不靠谱的前辈们
大名鼎鼎的BGM109”战斧(Tomahawk)”式巡航导弹是70年代美苏在战略武器领域争霸的产物之一,另一个著名的产物就是“潘兴2”弹道导弹。今天我们就来说说这把斧头是怎么做出来的。
应该说美国人对巡航导弹(cruise missile)这个概念并不陌生,在斧头面世20年以前,美国人已经玩过好几种巡航导弹了,只是没有一种让他们满意的。
先是美国空军的蛇鲨(snark)SM-62A导弹,这是目前唯一服过役的洲际巡航导弹,射程可达8000公里,发射重量22吨!诺斯罗普从1946年,历经11年研制方始成功。然后就各种没谱,最出名的一次是1958年的某次试射后不知所终,到1982年发现它老人家居然在南美洲的巴西丛林里看了块好风水。
不靠谱1号
天狮星RGM-60,这是美国海军找钱斯.沃特公司开发的巡航导弹,发射平台是潜艇和水面舰艇,外形酷似飞机,发射重量6吨以上。1947年开始研制,55年服役。这东西稍微靠谱点,还没捅过洲际布朗运动的漏子,因为射程也就925公里。但飞得太高、太慢(亚音速)也不怎么准,特别是不能水下发射。没过几年也退伍了事。
不靠谱2号
天狮星2 RGM-15,这是超音速的,射程增至1600公里,两倍音速,发射重量也猛增到15吨以上,还是不能水下发射。从1954年开始研制,研究啊研究啊一直到了1958年,美国海军移情别恋“北极星”潜射导弹了,天2遂卒。
超音速的不靠谱
经历了各种表现扯淡的巡航导弹,美国人已经对这玩意兴意阑珊。日子就这么流逝到了1972年。当年5月26日,美苏在莫斯科签署了《美苏关于限制战略进攻性武器的某些措施的临时协定》。这里没有限制潜射巡航导弹,于是两家便都把脑筋动到了这里。苏联已装备大量的SS-N-3“沙道克”型导弹(美方估计射程800公里,但只能水面发射),美国顿时认为自己吃了亏,理由是美国的人口大多聚集在海岸线附近,就算是水面发射“沙道克”也还是威胁大大的。而苏联的人口不少身居内陆,美国威胁不到(要知道,能威胁到的武器——潜射弹道导弹不是被限制了吗?)。所以,怎么着也要找补回来。
在莫斯科的觥筹交错,我相信此刻你们一定是真诚的
于是乎协议签署还没出半拉月,五角大楼就宣布美国正式开展潜射巡航战略导弹的研制。这就是战斧的由来。
漫长的锻造之路
美国人计划用5年时间研制,总经费9.5亿美元左右。计划要搞一种既可作战略导弹用,又可作战术导弹用,既能从水下(潜艇)发射, 又可从空中和水面舰艇上发射的巡航导弹。
从1974年1月开始,通用动力和LTV为争夺发展潜射巡航导弹的合同就一直在掐。两家都搞出了各自的模型弹。通用动力的编号为ZBGM-109,LTV的为ZBGM-110。
ZBGM-109弹长为5.56米,直径50.9厘米,速度0.7马赫,射程300-1300海里 ( 550-2400公里)。弹身为铝制,动力为威廉姆斯公司的F107涡扇发动机(推力272公斤) ,制导系统为地形匹配加惯导,另加61厘米长大西洋研究公司制造的固体助推器。 发射前贮存在轻质不锈钢容器内 , 容器大小适合标准鱼雷发射管。只要不发射, 导弹就一直存在容器(密封舱)的氮气中。导弹密封在钢质容器中跟 导弹一起插入鱼雷发射管内。导弹从容器内射出。固体火箭助推器点火后,钢质容器从发射管内抛出并下沉。在导弹达到预定高度后, ZBGM-109的弹翼从导弹侧面展开,助推器脱落。
1974年在加州圣克利门蒂岛的水下试验站进行了水下发射试验。导弹是从装在15米水深的固定在三角架上的鱼雷发射管中发射, 用的是情性弹。试验目的主要是解决水动力学问题。用潜艇进行了早期的水下发射试验,一个用气压发射, 一个用液压发射。
麦道的制导组件重37公斤, 安在导弹头部的雷达罩内, 其后是454公斤的 战斗部。整体式燃料箱占了弹体内部容积一半还多,内装四氢化甲基戊二聚物(RJ-4)。RJ-4是碳氢燃料, 比JP-4密度高20 % , 用在“黄铜骑士”这样的导弹中。导弹靠尾部的十字形折叠翼进行气动控制,两个水平翼控制俯仰, 两个垂直 翼控制偏航。导弹加燃料总重约1360公斤,再加454公斤的水下容器。
出师未捷的ZBGM110遗容
ZBGM-110样弹的弹长为5.46米,直径51厘米,射程300-1500海里 ( 550-2700公里) , 动力为特里达因公司的471-11DX(F106-CA-100)涡扇发动机 (272公斤推力) , 制导也为地形匹配加惯导。速度0.7马赫。使用锡奥科耳化学公司长81厘米的助推器,不用容器直接从鱼雷发射管中发射。YBGM-110的翼展很长,翼展3.2米。有个转轴,弹翼不展开时一半在轴的前边, 另一半在轴的后边。当导弹冲出水面后, 弹翼便展开,由一根弹簧固定住。弹体由一简单焊接的17-4PH不锈钢骨架一蒙皮结构组成。在制导系统和战斗 部的后面是个整体式燃料箱。为减重,弹翼和尾翼由复合材料制成,以弥补不锈 钢弹体的重量。对于水下发射,沃特的设计师们选择了不用容器而使导弹坚固到足以承受冲击负荷的办法。ZBGM-110燃料较多, 射程更远,成本也低些。该弹1974年10月做了飞行试验和投放试验。同年12月开始 在潜艇鱼雷发射管中进行水下发射试验。试验在加州海岸外进行, 潜艇下潜深度为15米, 航速5节,也是情性弹试验。
1976年1月,LTV在美国空军阿诺德工程发展中心(AEDC)的4.8米跨音速风洞中完成了ZBGM-110的全尺寸吹风试验。
2月13日和2月15日,通用动力的ZBGM-109成功完成了两次飞行试验,在其首次水下发射和助推—滑行试验中就飞到了335米的高度,滑行3.2公里。这次试验也展示了大西洋研究公司的固体助推器在水下和空中点火的能力及性能, 气动操纵面的展开和飞行稳定性。
而ZBGM-110就很悲催了,在2月20日和2月24日的两次飞行试验中都玩砸了:第一次是因为海军的试验用鱼雷发射管出了问题,so未遂,不过还可以赖到海军头上。第二次就没得可说了:因为弹翼没有展开。本来该弹从水下发射之后固体助推器点火,靠推力矢量控制到水面。按说一旦冲出水面, 弹翼和尾翼就应展开,但是啊但是,烟火设备工作异常,没抛掉其中的一个槽盖, 所以弹翼没展开,so game over! 虽说导弹都飞到305米以上了,那也白搭。鉴于ZBGM-110试验连连跳票,美国海军于是选择通用动力的ZBGM-109继续发展, LTV黯然退出。
自1976年4月海军选定通用动力为主承包商后, 战斧转入工程研制阶段。
由于美国海军和空军相继开始海射和空射远程巡航导弹的研制。美国领导层一直提出要研制一种适于各军种需要的导弹。最终,五角大楼于1977年初成立了巡航导弹联合发展局(JCMOP),由曾经领导过“鱼叉”导弹研制工作的海军少将沃尔特·M·洛克担任局长, 空军上校查尔斯·G·麦克莱恩当他的副手, 开始了统一领导海射巡航导弹 ( SLCM ) ,空射巡航导弹( ALCM )和陆射巡航导弹( GLCM)的研制。
1977年初海军决定战斧进入全尺寸研制,并在同年1月初进行首次全尺寸“战斧”的飞行试验,ZBGM109更名为YBGM109。开始是空中发射,空射成功后转入地面平台发射, 这些发射都是为水下发射作准备的。
1977年加州圣地亚哥通用动力开始对海军的海射“战斧”巡航导弹进行全尺寸研制飞行试验 , 使用验证导弹基本飞行包线的合格检验计划(进行了17次成功的发射试验) 剩下的导弹。
之前为检验计划总共制造了12枚导弹, 其中包括一个风洞模型和11枚导弹。每次发射试验后都用降落伞回收导弹, 修复后再用, 每枚导弹飞行四次。回收效果 很好, 不过有2枚导弹掉海里去了, 还有1枚导弹在回收时损坏得太厉害, 不能修复了。剩下的8 枚导弹有7枚在全尺寸研制计划时可以继续用,1枚保留。
用检验计划中剩下的导弹, 再拨1千万美元,通用动力便马上开始了全尺寸研制试验, 而不用一直等到1978年9月才能完成的第一枚全尺寸导弹。
全尺寸研制计划开始后的三次发射试验情况如下:
A6A发射战斧
首次飞行试验“战斧”导弹, 从海军/格鲁门公司的A-6A载机上发射后验证在视距外搜寻目标舰的能力。“战斧”从A-6A上发射后大约飞了440海里(814公里),包括在指定的有目标舰的海域内巡航,接着进行跨区搜索,最后从超低空攻击目标舰。命中前按程序机动,使导弹正好在目标上方掠过,并从水下回收。当然,它没有装大西洋研究公司的固体助推器, 因为空射时的载机速度已满足弹载涡喷发动机的进气要求。
当时的车载平台肯定不是这样啦,意思意思
第二次是对整套发射程序的首次论证:在加州海岸外圣克利门蒂岛进行,自助推器点火起,到尾翼、主翼和发动机进气口展开及涡扇发动机启动为止。为节约成本,此版本的导弹是从车载平台上发射的。试验中,助推器将导弹推至100英尺(30.5米)高度,以0.6g加速度转到巡航高度 , 然后助推器脱落,弹翼和进气口展开。威廉姆斯的WR19-A7-1涡扇发动机启动, 导弹在末端的跃升机动(为了让导弹向目标俯冲时而用)之前飞行了一段短距离。不过导弹在冲击水面时损毁。虽说计划里并没打算研究“战斧”的地面发射能力, 不过这倒是试验的第二个成果。
第三次是首次试验受控和自由联合飞行时整个地面攻击的弹道。导弹在中国湖上空发射,经内陆至犹他州达格韦试验基地的指定目标。由麦道提供的“战斧”的AN/DPW-23地形匹配制导(TERCOM)系统的性能是这次全尺寸研制发射试验中人们最感兴趣的。 TERCOM将已测地形高度数据存储在弹上计算机里,再和地面扫描结果进行比较并修正惯导。载机A-6A先从太平洋导弹靶场飞住中国湖。导弹在中国湖上空发射后, 在低空沿地形飞行, 经1小时17分到达在达格韦的目标。在飞行末段,末制导系统 ( 称做景象匹配区域相关装置 ) 提供精确的制导输入信号, 这样导弹的航向更加精确。位于导弹底部安定面上的一部专用摄像机记录下,当鼻锥的选通脉冲模拟弹头爆炸的闪光时,导弹直接穿过目标圆周!
6月在固定的鱼雷发射管中发射。12月6日, 首次潜艇进行实弹发射, 但发动机没有点火。
还是1414
1978年2月发射了一枚对陆攻击型和一枚反舰型导弹,前者成功后者失败。后者助推器分离后,主发动机开始点火时出了故障。 据说是由于没有达到足够使涡 轮风扇发动机可靠启动的飞行速度。结果导弹丧失高度,以致触水。
7月25日,从“犁头鲛”号核潜艇上发射两枚反舰型导弹, 结果都栽水里了。
1978年底潜艇发射成功。
……
从1977年至1980年共进行了40余次飞行试验。这些试验包括77年至79年的技术签定试验和79年至80年的作战鉴定试验 , 验证助推器工作和脱落,折叠弹翼的展开,巡航发动机的启动和工作,导弹发射程序,惯导系统的工作, 地形和景象匹配系统的工作, 导弹的命中精度、突防能力、生存能力, 超视距目标的探测、识别和引导等一系列的试验。原计划全部试验于80年结束, 81年6月正式投产。 不过1982年初还在继续进行作战鉴定试验。直到1983年,难度最低的战斧反舰型BGM109B方始服役,核攻击型战斧BGM109A及常规精确打击型战斧BGM109C于次年服役,而实际上BGM109C的作战试验要到1987年才完成,距离1972年五角大楼的声明已经过去了15年,说是十年磨一剑只多不少。
核战型和常规型战斧