一直被模仿,從未被超越:一文讀懂「戰斧」巡航飛彈的迭代演進

2021-02-18 看空天

「戰斧」幾乎成了世界巡航飛彈的一個標杆,從蘇聯的Kh-55到中國的長劍-20,再到法國的MdCN,幾乎都能或多或少的看到「戰斧」的影子。「戰斧」從誕生到如今跨度長達三十多年,經久不衰,源自於其不斷更新的技術。

第二次世界大戰之後,美蘇基於V-1發展了一些戰略級巡航飛彈。比如美國發展的「海神」、「天獅星」等。但是當時巡航飛彈在射程、精度、速度、機動性、突防能力等方面存在難以克服的劣勢,對陸攻擊巡航飛彈迅速被彈道飛彈取而代之。

雷神公司的宣傳材料。

不過,到了70年代,巡航飛彈迎來新的曙光。由於美蘇籤訂的戰略武器限制條約,限制了彈道飛彈的進一步發展,美國海、空軍重啟並加速了巡航飛彈的研發。多家公司參與了海軍巡航飛彈項目的競標,而通用動力和沃特公司成功進入第二輪競標,最終通用動力的YBGM-109獲勝。1976年3月,美國海軍宣布通用動力公司被選為主承包商,BGM-109被命名為「戰斧」,BGM-109進入工程發展階段。經過多年發展,上世紀80年代初,第一代「戰斧」巡航飛彈正式裝備部隊。

最早的採用核戰鬥部的「戰斧」射程最遠,達到2500公裡。

至今,美國先後發展了4代水面和潛艇發射的戰斧巡航飛彈,此外還發展了陸基型(後因中導條約退出現役)和空射型的AGM-109H/L(競標敗給AGM-83,未裝備部隊),主承包商也經歷了一系列的變化,在通用動力之後,「戰斧」分別由麥道、休斯飛機公司、雷神公司接手。我們重點來看看水面和水下發射的幾種「戰斧」。

第一代「戰斧」Block I包括兩個大的亞型,第一種為攜帶核彈頭的BGM-109A(BGM分別代表多平臺發射、對地對水面目標、飛彈),由於裝配核戰鬥部,所以該型也被稱為TLAM-N(Tomhawk Land Attack Missile- Nuclear)N為「核」的英文首字母。該彈安裝一個W-80當量可調戰鬥部,使用F107發動機,巡航速度0.5到0.75馬赫,大約880公裡/小時,由於戰鬥部較小,更多空間用於搭載燃料,其射程達到2500裡。第一代戰斧的命中誤差為30到60米,這對於採用核彈頭的戰斧來說,已經足夠精確了。A型於1983年開始服役,1984年形成初始作戰能力,於2010年到2013年間退役。

反艦型「戰斧」

儘管「戰斧」巡航飛彈經歷了幾代變革,但是A型基本的技術特徵並沒有變,這也是其成功的基礎。包括升阻比較高的飛航式飛彈布局、可摺疊的彈翼、省油的小型渦扇發動機,和地形匹配製導、景象匹配製導。

在沒有GPS的年代,如何在幾十分鐘的飛行中不「跑偏」,就變得十分重要。地形匹配製導就是為了解決這個問題誕生的。地形匹配是一種利用地形海拔高度特徵進行位置識別的制導方式,用於校正慣性制導系統的誤差,以提高制導精度。地形匹配系統主要由計算機與雷達高度表和氣壓高度表組成。高精度的無線電高度表則確保了其射程、精度和突防能力。

地面發射型「戰斧」。

而末端的景象匹配製導又稱數字影像匹配區域相關制導,是一種利用特定地區的景象特徵進行定位的制導方法,其知道裝置一般由成像傳感器、圖像處理裝置、數字相關器和計算機等組成。工作過程類似地形匹配。首先通過偵查獲得距目標幾十千米範圍內地貌特徵明顯的地區,特別是目標本身的光學圖像,再把景物圖像匹配區劃分圖像編碼成數字列陣,來形成數字式景象匹配地圖,再講這個圖像存儲在相關器內。當飛彈飛臨目標上空時,但頭上的電視攝像機實拍的景物圖像經過數位化處理後也形成數字式景象地圖,與彈上存儲的地圖進行比較,如有偏差,發出指令進行修正,改變航跡,直到二者溫和。

反艦型「戰斧」採用了特殊的末段搜索模式,可對更廣區域的目標進行搜索。

第二個亞型為BGM -109B「戰斧」反艦飛彈(TASM)。反艦型在A型的基礎上增加了了一個雷達末制導頭,將核戰鬥部換為半穿甲型反艦戰鬥部,戰鬥部重454公斤。由於戰鬥部較大,加之制導系統佔用了額外的空間,其射程降低為500公裡。即便如此,這個射程在上世紀80年代的反艦飛彈中已經出類拔萃了。

測試中的「戰斧」。

由於全程在海上飛行,所以該彈無法使用地形匹配製導,只是使用了慣性制導加末段主動雷達制導。由於亞音速飛行,飛行500公裡需要數十分鐘的時間,如果按照傳統反艦飛彈的設計,而這段時間對方艦艇可能已經機動出了雷達導引頭的探測範圍。為此,反艦型「戰斧」巡航飛彈在接近目標區後,使用了一個比價複雜的搜索攻擊剖面,在較大範圍的近似之字形機動,這種機動並非為了規避艦上防空系統,而是擴大導引頭的搜索範圍,提高捕獲概率,這一點也是美國人的創新。但是在末段搜索區域內由於很難對目標進行識別,攻擊的時候就不忿青紅皂白了,誤傷面比較大。

這裡再說一下編號的問題。最初,美國軍方用不同的後綴數字表示不同的發射環平臺,例如BGM-109A-1 和BGM-109B-1為水面艦艇發射,BGM-109A-2 和BGM-109B-2為潛射。1986年,這一規則改為用R表示水面艦艇發射,U代表水下發射。

舊編號 新編號

BGM-109A-1 RGM-109A

BGM-109A-2 UGM-109A

BGM-109B-1 RGM-109B

BGM-109B-2 UGM-109B

第二代「戰斧」。

第一代「戰斧」巡航飛彈沒有任何實戰記錄,真正為大眾所知的「戰斧」,是1991年海灣戰爭中得到應用的第二代「戰斧」Block II。「戰斧」Block II的第一個型號為使用常規彈頭的BGM-109C(後來編號為RGM/UGM-109C),或稱TLAM-C(C是「常規型」的英文首字母)。

其中段制導與A型相同,但是末段使用了AN/DXQ-1型DSMAC(數字圖像匹配區域相關),因為常規戰鬥部對精度要求更高,精度達到了10到30米。後來BlockII升級了軟體,達到了BlockIIA水平,攻擊模式由單一的直線水平進入變為兩種,一種是躍升俯衝機動,另一種是預編程爆破(PWD)。使用PWD時,WDU-25 / B彈頭在飛彈直接飛過目標上空時被引爆,攻擊周圍帶有掩體的目標特別有效。BGM-109C使用一臺改進的F107-WR-100發動機,射程為1250公裡,1984年形成初始作戰能力(也有資料稱1986年)。

D型的戰鬥部為布撒器,體積較大,射程降低。

Block IIB則為使用子彈布撒器戰鬥部的RGM/UGM-109D,或稱TLAM-D(D為布撒器的英文首字母)。由於D型的戰鬥部重量較大,所以其射程較低,只有870公裡。

這期間,在BGM-109B 反艦飛彈的基礎上進行改進,得到了BGM-109E型,而 BGM-109F則是使用了反跑道戰鬥部(可能是 BLU-106/B)的型號。BGM-109E/F 在80年代中期都被取消了。但是 109E編號後來重新啟用,給了「戰術戰斧」。

使用預編程爆破(PWD)時,WDU-25 / B彈頭在飛彈直接飛過目標上空時被引爆,攻擊周圍帶有掩體的目標特別有效。

在BlockII成軍後10年,經過改進的第三代(「戰斧」Block III)飛彈於1994年形成初始作戰能力,RGM / UGM-109C/D「戰斧」 Block III引入了一個改進了威廉士·國際F107-WR-402發動機,提供更高的推力和更低的燃油消耗量,引入了GPS制導和「到達時間軟體」以及升級的「數字場景匹配相關器」(DSMAC)。其精度能夠控制在10米以內。

這一代飛彈多數是從BGM-109C/D升級而來,而另外一些Block III飛彈是對退役的BGM-109B「戰斧」反艦飛彈(TASM)彈翻新改進的。與早先的Block II一樣,Block III飛彈有兩種型號:「戰斧」C  Block III常規型號(TLAM-C)配有1000磅級WDU-36 / B標準化爆炸/破片彈頭(提供相同的效果,但增加燃料空間以擴大射程)和使用子彈藥布撒器的變型(TLAM-D)。第三代「戰斧」中C型的射程達到1600公裡,D型由於戰鬥部重量較大,射程為1250公裡。Block III飛彈首次使用,是在1995年9月首次作為「謹慎軍力」的一部分使用。

Block II型「戰斧」增加了拉起俯衝攻擊模式。

第四代的「戰斧」Block IV飛彈為RGM / UGM-109E型,或者TLAM-E。最初是以「戰術戰斧」為名稱開發的,它被設想為是一種更靈活、反應迅速、成本低廉的攻擊武器,能將1000磅級的WDU-36 / B一體式彈頭投送到1600公裡以外的區域內。「戰斧」Block IV可以攻擊重新定位和緊急出現的時敏目標。

與早期的Block III飛彈一樣,「戰術戰斧」通常採用慣性制導或GPS在預定的水上飛行;一旦「登陸」,飛彈的制導系統得到地形匹配的修正(如果海上飛行只依靠慣性制導,由於誤差較大,那麼存儲的登陸區的信息就越多)。末段制導由景象匹配(DSMAC 使用下視的光電傳感器來產生數字場景,與飛行計劃中存儲的場景進行比較)或GPS提供,達到10米的精度。此外,該彈頭部採用了隱身的鯨魚頭設計,尾翼由十字型改為「倒置的Y」形設計,進氣道也採用了內埋式進氣道。

第四代戰斧的俯衝攻擊角度接近90度,可使用侵徹型戰鬥部。

「戰斧」Block IV後來發生了一些設計變更,包括增強的導航和制導計算機,改進的抗幹擾GPS能力(後來包括了一個集成的「選擇性反欺騙模塊」),以及在飛行中重新規劃飛彈的能力,即通過雙向UHF(超高頻)衛星通信,打擊15個預先編程的目標中的任何一個,或將飛彈重定向到任何GPS目標坐標。另外,Block IV飛彈具備在目標上空徘徊的能力,以應對突然出現的目標,或通過其彈載相機提供戰鬥損傷評估信息。此外,進一步改進的RGM/UGM-109E還配備了多種彈頭。2017年4月針對敘利亞空軍基地的攻擊中,被猜測使用了侵徹型戰鬥部(鑽地彈頭)。

第四代「戰斧」的三大特徵:鯨魚頭、內埋式進氣道和倒Y型尾翼。還能用來攻擊水面艦艇等運動目標。

Block IV飛彈裝備部隊的同時,引入了「戰術戰斧武器控制系統」(TTWCS)。 TTWCS由洛克希德·馬丁公司開發,並於2004年實現初始作戰能力(IOC),與主機平臺的導航、通信、態勢感知和發射系統相結合,以計算飛彈的目標路線。TTWCS還提供在發射平臺規劃任務的能力,並與多枚「戰斧」飛彈保持通信,以迅速對飛行中的飛彈進行重新瞄準,並改變方向。TTWCS的一個重大升級於2017年開始裝備艦隊。它引入了新的硬體和軟體,它們結合在一起簡化了工作流程,以提高規劃速度,這次升級還引入了簡化的用戶界面並提高了網絡安全性。

出口給英國皇家海軍的「戰斧」外形有點特殊哦。

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