“獨眼巨人”潛空光纖制導飛彈

“獨眼巨人”潛空光纖制導飛彈

“獨眼巨人”(Polypheme) 潛空光纖制導飛彈(下稱“獨眼巨人”) 正由法國宇航公司和西德MBB 公司聯合研製,並已取得初步成果,在5 年內將進行首枚樣彈的發射試驗,在1990年(九十年代)以後投入使用。“

基本介紹

  • 中文名:“獨眼巨人”潛空光纖制導飛彈
  • 簡介:獨眼巨人”計畫
  • 意義:將一改因潛艇不具備防空能力
  • 優點:機動靈活、搜潛效率高
簡介,發展過程,制導方式,產生過程,基本結構,技術性能,工作方式,

簡介

獨眼巨人”計畫的提出引起潛艇兵器界的強烈反響。它的意義在於:它將一改因潛艇不具備防空能力而使幾十年來航空反潛為所欲為的歷史,並有可能使潛艇在同航空反潛武器的對抗中,占據優勢。它的發展引人矚目。

發展過程

航空兵反潛具有反應速度快、機動靈活、搜潛效率高和隱蔽性好等優點。在現代反潛戰中,已逐步開始取代水面艦船反潛。航空反潛主要依靠反潛巡邏機反潛直升機,所使用的探測設備有吊放式聲納、聲納浮標和磁探儀等。反潛武器主要是魚雷深水炸彈。反潛巡邏飛機和反潛直升機對於潛望深度到巡航深度的常規攻擊潛艇和核動力潛艇均構成嚴重威脅。在潛艇與航空兵的對抗中,航空兵的生存機率幾乎是百分之百。例如,在第二次世界大戰期間,德國的潛艇雖然使盟軍水面艦船受到很大損失,但由於潛艇對航空反潛毫無反擊能力,致使損失慘重。反潛飛機可在不受任何威脅情況下,有恃無恐地搜獵潛艇。
為增加潛艇的防空能力並改變被動挨打的局面,許多國家長期在研究潛空武器。如英國美國都有自己的潛空戰器計畫。但由於潛空武器性能要求高,技術難度大,所以,尚無一種有效的潛空武器問世。
“獨眼巨人”潛空飛彈,雖然採用舊的有線制導體制,但以其技術的獨特性和先進性,有可能使它在各項潛空飛彈研究計畫中獨占熬頭,成為佼佼者。它不僅對其他研究中的潛空飛彈構成重大衝擊或構成嚴重挑戰,甚至迫使一些國家放棄了自己較為落後的潛空飛彈計畫。

制導方式

研究中的潛空飛彈均為近程防空飛彈。它的制導方式很多。但由於海水無線電波光波的強烈吸收,使得許多在大氣中行之有效的制導方式在潛空飛彈中無法使用。供潛空飛彈選用的制導方式包括線束制導、主動尋的制導和半主動尋的制導等。再細分一下,線束制導包括導線制導和光纖制導,主動尋的制導包括雷射主動尋的和雷達主動尋的制導,被動尋的制導有雷達被動尋的、紅外被動尋的、紅外成像( 或電視成像)被動尋的制導等多種方式。
分析比較這幾種制導方式,光纖制導是可供潛空飛彈使用的最便宜、最有效的制導方式。
主動雷射尋的、主動雷達尋的和被動紅外尋的飛彈,易受反潛飛機布設的雷達誘餌和紅外誘餌的干擾和欺騙;反潛飛機在執行反潛任務時,可採用“關閉雷達”措施而使被動雷達尋的飛彈失效。光纖制導、導線制導和紅外成像被動尋的制導不存在上述問題,有可能構成潛空飛彈的制導系統。
光纖制導和導線制導工作原理類似。導線制導的研究是從第二次世界大戰開始的。40年來,已生產幾十萬枚導線制導反坦克飛彈。儘管光纖制導飛彈的研究歷史只有十幾年,而且尚未正式裝備部隊使用,但其制導方式已顯示出導線制導無與倫比的優點。
銅導線制導用在潛空飛彈中遇到的首要問題是導線對海水的密封和防腐問題。為了達到上述目的,就必須在導線外部加上隔離層,使制導導線體積和重量很大,從而難以滿足對潛空飛彈所提出的戰術要求。其次,導線傳輸信號的頻寬較窄,因而難以與現代探測設備和數據處理系統實現最佳配合,最終造成制導精度和控制指令質量下降。
相比之下,光纖是由石英材料製成的,有非常好的水密性和防腐性。另外,光纖還具有重量輕、體積小、強度高和抗電磁干擾等特點。光纖傳輸信號的容量也很大,線上徑和長度相同的條件下,是銅導線的5000 倍。這一切,使得光纖制導系統不僅可採用最新一代的探測器和大容量數據處理機,而且也較容易滿足對潛空飛彈提出的其他各項戰術指標。
被動尋的紅外(或電視) 成像制導是近年來湧現出來的一種先進制導方式。這種制導方式採用高密度凝視型紅外焦平面陣列。例如在美國海軍研究的一種空對空飛彈導引頭中,其焦平面陣列的探測元直徑為0.0508毫米,陣列排列為128 ×128,採用碲鎘汞探測材料。被動紅外成像尋的制導具有偽警率低、搜尋速度快和抗干擾能力強等特點,它與光纖制導方式相比,有下述缺點:
(1)對紅外焦平面探測器件的鑑別率要求要比光纖制導系統的高得多。在被動尋的紅外成像制導飛彈中, 其數據處理系統及各種軟體系統均裝在飛彈內,由於空間和價格方面的限制,不可能構成太複雜的系統。由此產生的不足由高密度紅外線焦平面陣列來彌補。與之相比,在光纖制導飛彈中,上述系統均裝在艇內。由於受空間和重量限制的因素較小,因而可構成數據處理容量大和功能更多的系統。在其尋的器中也可採用性能略低、又能提供使用的紅外攝像機。
(2)其造價要比光纖制導系統昂貴
在紅外成像制導飛彈中,數據處理軟體系統屬一次消耗的設備,而在光纖制導飛彈中,儘管數據處理及軟體結構價格昂貴,但它是裝在艇內,屬非消耗性設備。因此,從總體上看,光纖制導飛彈較便宜。
(3)其功能低於光纖制導系統
被動紅外成像制導系統為全自動,屬於“發射後不管”式,而光纖制導除可具有上述功能外,操縱手還可實行人工干預,從而有可能提高光纖制導飛彈在非常複雜情況下的殺傷機率。這種人工智慧制導是光纖制導的一大優點。
當然,光纖制導飛彈也並非十全十美。它的最主要問題是飛行速度和作用距離。由於光纖線軸放線速度的限制,光纖制導飛彈的最大飛行速度很難超過300 ~500 米/ 秒。由於光纖性能及纏線技術的限制,光纖制導的作用距離為10千米級。這個距離足以用來對付反潛飛機和直升機。當然,隨著航空反潛技術的提高,對光纖制導系統的性能也必然要提出更高的要求。

產生過程

“獨眼巨人”飛彈計畫有潛空型和反裝甲型兩種。這項計畫已從技術研究轉入型號研究階段。這項研究最初由西德MBB 公司和法國宇航公司(Aerospatiale)自籌資金,1989年開始,則由雙方政府提供經費,估計總研製經費約為1.75億美元。
“獨眼巨人”光纖制導飛彈“獨眼巨人”光纖制導飛彈
“獨眼巨人”的研究可最早追溯到1982~1984年間(八十年代初),西德MBB 公司利用改型的Mamba 飛彈進行了光纖制導的初步原理試驗,其目的是驗證光纖繞線軸、光纖傳輸圖象和控制指令的可行性情況。試驗距離為0.9 ~2.5 千米。1984年,兩家公司聯合提出“獨眼巨人”光纖制導飛彈發展計畫。
根據這項計畫,在1984~1986年間,又利用法國生產的SS-11(或SS-12M) 有線制導飛彈做進一步改裝試驗,驗證在幾千米光纖中雙向通信的可行性;試驗彈上裝有由陀螺穩定的晝夜電視攝像機。
在1987年12月~1989年間又進行多次實際尺寸飛彈的發射和飛行試驗。試驗目的是驗證光纖制導用於潛空飛彈和反裝甲飛彈的有關情況,主要包括光纖放線速度、雙向信息傳輸的能力和質量、傳輸距離以及人工制導的能力等。試驗距離多為6.5 千米,最大達7千米。研究的制導距離為10千米級,速度為150 ~250 米/ 秒,最終目標是將制導距離提高到60千米,甚至100 千米,速度提高到350 米/ 秒以上。
“獨眼巨人”潛空型和反裝甲型有許多異同。二者的彈徑射程飛行速度相同,而彈長、飛彈重量和戰鬥部重量有所不同。據估計,制導用的光纖也不同。潛空型光纖除了具有和反裝甲光纖相同的性能要求外,在水密和強度方面可能會有更特殊的要求。二者在發射方法上也不同,反裝甲型採用垂直發射,而潛空型則採用斜向發射。

基本結構

“獨眼巨人”潛空飛彈系統主要由飛彈、水下運載器和發射器三部分組成。
(1) 飛彈
飛彈技術來源於線導反坦克飛彈,特別是“米蘭”(Milan) 和霍特(Hot) 飛彈。飛彈採用圓柱形彈體,中部有4 個十字型配置的用於控制方向的鴨式彈翼,尾部也有同樣4 個十字形配置的穩定翼,彈翼均可摺疊,飛彈頭部裝有紅外或電視攝像機,光纖線軸裝在尾部並由此放出。
飛彈的推進系統在試驗彈上採用固體火箭發動機。據估計其生產型可能採用西德航空技術公司的渦輪噴氣發動機或法國微型渦輪發動機公司的發動機。為防止損傷光纖,發動機尾部噴管是在彈體側面伸出的。
戰鬥部裝有3 公斤重的高能炸藥,備有獨發和近炸兩種引信。制導系統分彈上和艇上兩部分,二者由光纖互傳視頻信息、各種測量數據和指令信號。在試驗彈中,導引頭採用電視攝像機。但最新資料表明,在正式產品中可能採用紅外線熱成像探測器或者毫米波探測器。後面兩種探測器有更好的晝夜和全天候工作能力。
(2)水下運載器:“獨眼巨人”潛空型飛彈利用的水下運載器和“飛魚”SM39潛對艦飛彈的非常類似。運載器內充有低壓氣體,並將有一套推進系統。水下運載器可在從潛望深度到300 米深的任一深度上由魚雷發射管發射。當運載器躍出水面後,就在出水感測器探制下爆裂脫落,釋放出由它運載的飛彈。潛空飛彈運載器與“飛魚”SM39運載器的主要區別是後者採用頭部爆裂而前者則是沿軸向爆裂成兩塊或多塊。採用這種方法的主要目的是防止尾部釋放的光纖受損害。為同一目的,運載器推進系統也不能從尾部排氣,而從側面排氣。
(3) 發射系統:“獨眼巨人”潛空飛彈採用533 毫米的標準魚雷管從潛艇上發射,其發射位置不受特別限制。

技術性能

“獨眼巨人”潛空飛彈的主要戰術和技術性能指標如下。
作戰目標:反潛巡邏飛機和直升機
作戰距離:10千米
飛行速度:搜尋: 150 米/ 秒, 攻擊:250 米/ 秒
機動飛行加速度:15個重力加速度
彈長:1.85米
彈徑:0.165 米
飛彈總重:105 公斤。其中運載器重62公斤,飛彈重43公斤
推進系統:試驗型為固體火箭發動機生產型擬為渦輪噴氣發動機
制導系統:光殲制導,試驗型採用CCD 電視攝像機導引頭,生產型擬選用紅外熱成像或毫米波雷達導引頭
戰鬥部重量:3 公斤高能炸藥

工作方式

目標指示:“獨眼巨人”潛空飛彈在作戰前,首先要接收艇上聲納設備所提供的目標指示數據。艇上聲納可根據反潛飛機或直升機葉片發出的聲響測量出目標的大致方位和仰角,或根據目標投放的吊放式聲納、聲納浮標或魚雷撞擊水面發出的聲音測量出目標的大致方位。
飛彈發射:一旦確定有反潛飛機或直升機存在並知道大致方位( 或仰角)就可發射飛彈。這種飛彈可在海情大於6 級的惡劣環境下發射。裝有潛空飛彈的運載器從魚雷管發射後,首先按預編程式軌道以15米/ 秒的速度沿水下飛行,在大約距發射位置1 千米處飛出水面。
目標搜尋:運載器出水後,出水感測器控制運載器爆炸連線裝置,使運載器沿軸向裂成多塊並向外拋離。與此同時,飛彈助推器和主發動機先後點火,摺疊的彈翼和尾翼展開。然後飛彈在空中飛行進入目標搜尋階段。搜尋方式有兩種,操縱手可根據目標指示情況選擇其中一種。
(1)定向搜尋方式:如果目標指示有精確的目標方位和仰角數據,則艇上操縱手可控制飛彈沿軟體系統計算出來的方向進行搜尋。搜尋範圍寬3 千米,長10千米。
(2)區域搜尋方式:如果目標指示只有目標的大致方位,那么操縱手可控制飛彈在大致方位上進行區域搜尋。這時,飛彈一面爬升,一面搜尋。如未搜尋到目標,則可沿螺旋線做上下飛行搜尋。搜尋半徑為1 千米,搜尋高度為500 米。與此同時,尋的器攝像機也配合上下左右搜尋。這樣,就可構成一個很大的搜尋區域,目標很難漏掉。
目標攻擊一旦搜尋到目標,其視頻圖象就顯示在控制台的監視屏上。操縱手根據視頻圖像及有關數據,可手控執行下述功能:
(1)通過操縱桿讓飛彈接近目標,然後對放大了的圖象進行人工識別。當確認是所要打擊的目標後,就通過指令控制飛彈跟蹤目標並將其摧毀。
(2)如果在搜尋時發現多個目標,那么操縱手可根據各目標的威脅程度先後發射多枚飛彈,攻擊不同的目標。根據需要,也可對同一目標發射第二枚飛彈。
(3)根據視頻圖象,如確認擬攻擊的目標不是敵方反潛飛機,而是友機,則操縱手可通過光纖發出自毀指令,飛彈通過自毀裝置自毀。
上述過程也可利用數字圖象跟蹤裝置自動完成,但要複雜得多。搜尋時的飛彈速度為150 米/ 秒,目標攻擊時提高到250 米/ 秒。

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