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漫谈减速炸弹

发布时间:2019-06-26 05:33 来源:未知 编辑:admin

  航空炸弹大规模应用于战场后,飞机的攻击威胁就大幅度增加,但从二战时期开始,执行低空近距空中支援任务的战术飞机,开始面对低空投放炸弹的自伤问题。低空飞行可以躲避战斗机的拦截,增加防空火力的攻击难度,也能更好地观察和瞄准目标,投度相对也好。航空枪炮和火箭前向射击的作战效果较好,也很安全,但航空炸弹超低空投放时触地点与飞机的距离并不大。

  中等口径爆破炸弹的毁伤范围很大,以装药只有26千克的旧式M30A1型100磅炸弹为例,炸弹爆炸冲击波对人员的杀伤范围只有12.2米,但破片最大杀伤距离甚至高达913米,地爆破片中约30%会指向飞机方向,能在近300米距离上对飞机造成威胁。常规炸弹低空投放到触地前的飞行时间极短,载机很难脱离到安全距离,即使炸弹采用了延时引信,也容易出现炸弹触地夹角小导致的跳弹,使炸弹反弹到空中爆炸,对投弹飞机的危险性要比地面触发爆炸更大。二战期间多次出现过低空投弹的自伤事故,很多进攻者都因为低空炸弹的自伤,让猎人落到了猎物的战俘营里,也有不少攻击完成后返航的飞机身上镶着自己投弹的弹片。

  冷战早期战术航空兵实现了飞机动力喷气化,雷达控制的高炮和导弹的出现,使低空高速突防和超低空投弹成为重要的战术手段。航空炸弹为了适应高速喷气战术飞机,尤其是超音速战术攻击机外挂使用,又普遍采用了减速效果很低的低阻力气动外形。炸弹在低空水平投放的前向速度快,空中靠惯性前飞的时间很短,触地时与地面的夹角小,很容易弹跳。跳弹的特点在二战中曾经被利用,海军反舰攻击时就采用过炸弹“打水漂”的弦边轰炸战术。不过,跳弹在总体上仍是对战术使用的破坏,尤其是在低空高速投弹与低阻炸弹组合后危险性更加突出,某些条件下投出的炸弹几乎就是在飞机的下方爆炸。军事航空技术强国在上世纪60年代确立了战术攻击机的低空高速作战体系,保证投弹飞机的安全距离和降低跳弹率的要求,使气动减速炸弹得到了充分的发展空间。

  减速炸弹算不上什么新鲜的东西,二战期间各国都使用过带伞的炸弹,既有杀伤炸弹,也有伞降照明弹这样要求提高留空时间的特殊弹种。使用降落伞的目的是通过快速降低初始速度以增大弹体与地面的夹角,使炸弹以接近垂直的方式触地,充分利用弹体侧面的破片杀伤效果。伞降杀伤弹的典型是美国的23磅M40A1和120磅M86杀伤炸弹。M40A1杀伤炸弹重量为11.25千克,长度0.766米,弹径0.11米,炸弹没有安装尾翼气动稳定装置,完全靠降落伞减速并保持稳定。3枚M40A1集束挂载还可组成100磅的M4A2型集束杀伤弹。M86的结构与M40A1基本相同,也是在弹体后段直接加装降落伞舱段。

  早期减速杀伤弹的命中误差较大,穿透力也不高,但却可以最大程度利用弹体的环形破片杀伤带弥补精度不足的问题。早期带伞炸弹是为了保证有更好的落地角,虽然有增加炸弹与飞机距离的意图,却没形成一个与战术配合的完整弹型。冷战期间的减速炸弹在设计上则有与低空高速突防直接配合的意图。

  苏联的高阻炸弹大都设置有气动弹道环。弹道环是早期高阻炸弹的基本结构,位置基本处在炸弹前段曲面与中段直线段之间,弹体上突出一圈三角形截面的外环。弹道环的作用是在飞机高空投弹后,炸弹在下落过程中加速到接近音速时,弹道环会在弹头前段产生对称激波,避免气流冲击到尾翼形成扰动,降低炸弹在高速下落时的气动干扰,改善高空投弹的稳定性和命中精度。弹道环的设计初衷并不是为减速,但突起的钝角结构确实能形成阻力,在低空使用时也可提供有限的减速效果,但算不上是种可以依赖的气动减速手段。还有很多型号杀伤炸弹采用高阻力的钝头,甚至是完全平面的弹头以增加阻力和装药量,但其减速功能不够理想,也不适应现代高速战斗机外挂的条件。真正适应高速飞机外挂的炸弹减速设计,只能是附加于弹体的可收放式气动减速装置。

  减速炸弹是常规炸弹的特殊功能应用型,采用低阻炸弹的弹体保证装备标准化,附加减速装置满足要求。减速炸弹要求技术简单,使用方便,制造和维护成本低,像火箭减速这样复杂的设备显然不行。飞行器减速最简单的方法就是增加阻力,降落伞和减速板是最传统的气动减速手段,减速炸弹的设计也是对这些气动减速方法的利用。

  减速炸弹的减速装置只能装在弹体尾后,挂载在飞机上时收拢以保证弹体气动性能,投放后打开以增加迎风面积,降低炸弹的飞行速度,并用尽可能短的时间使炸弹头部靠重力下垂,以减少跳弹的风险。

  法国是较早开始装备减速炸弹的国家。“马特拉”200采用了250千克炸弹的弹体,在弹尾增加了内藏式200型减速伞舱段,200型减速舱也可用于250/400千克BL系列低阻炸弹。“马特拉”200的减速伞采用了常规伞设计,结构简单,重量轻,可方便的改装到普通炸弹上。常规伞的缺点则是伞衣的张开面积较大,伞绳的长度也大,影响到炸弹减速段的轴向稳定性,增加命中误差。常规伞减速炸弹投放时为避免多枚炸弹之间互相干扰和伞衣缠绕,投弹间隔要求比普通炸弹要大得多,不具备多弹复合挂架快速连投的使用条件。

  “马特拉”200解决了减速炸弹的使用问题,“马特拉”SFA200则在其基础上改善了技术性能。“马特拉”SFA200采用了与弹体分开的独立伞衣,炸弹挂载在飞机上时,伞衣误启动后可以靠阻力拉脱,不会破坏炸弹和飞机的结构与气动。炸弹在投放时通过连杆固定伞衣,投放后的炸弹与伞衣采用单点连接方式,弹体可以在轴向绕伞衣的拉杆旋转,有利于改善炸弹抵御低空气流干扰的能力,提高了炸弹的命中精度。

  “马特拉”SFA200的引信设计有几种起爆方式,以最大程度保证载机的安全。炸弹引信在投弹条件合适的正常触地时采用瞬发,在低于规定高度或减速伞失灵时选择15秒延时,炸弹如果在触地未起爆后形成跳弹,则炸弹引信直接选择瞬发起爆方式。多种起爆方式提高了载机低空投弹的安全性,飞机可以在30米低高度以1000千米/小时速度投弹,炸弹瞬发爆炸时与载机的理论距离约450米。

  苏联的FAB250/500ShL减速炸弹也是采用减速伞,基本设计特点与“马特拉”200相似,也是直接利用常规炸弹改装的减速炸弹。相比西方较早采用的低阻炸弹,FAB250/500ShL仍然选择了阻力较大的短弹体,主要差异是取消了旧式弹体头部的弹道环,并设置了一个相对更加丰满的尾翼中心段。

  常规减速伞受气流干扰比较大,命中误差增加明显,却有结构简单和使用方便的优点,不仅用于各型减速炸弹,也被广泛用于对命中精度要求不高,但却需要控制炸弹下落速度的弹种,如核炸弹和云爆弹等。

  美国空军在冷战早期重视核战争的装备投入,对常规炸弹研制的投入相对不大,美国海军则非常重视战术航空作战能力,不仅保留了“落后”的A-1螺旋桨动力攻击机,始终进行战斗机近距离格斗空战训练,还对机载武器的发展投入了很大的精力。“蛇眼”减速炸弹是由美国海军主导研制,以MK-81/82(250/500磅)炸弹为基础,与MK-14/15机械减速尾翼组合的低阻减速炸弹。“蛇眼”减速装置是采用阻力板原理的气动减速结构,在标准弹体尾段位置换装减速舱段即可将MK系列低阻炸弹转换成同系列减速炸弹。“蛇眼”的减速段由连接弹体的中央支撑杆和带翼伞片组成,4片轧制的带稳定翼伞片对称安装,伞片和支撑杆通过销轴式折页连接。“蛇眼”减速炸弹在低空投放后,保险销脱离后伞片在支撑杆后呈花瓣形展开,展开的伞片产生阻力为炸弹减速,并通过坚固的伞片铲地以降低跳弹概率。“蛇眼”减速炸弹可根据作战时条件,选择使用或不使用减速装置,不使用减速装置时的气动性能与常规MK系列低阻炸弹相似。

  “蛇眼”采用与低阻炸弹尺寸相似的纯机械尾段。MK-81Mod1型250磅炸弹的弹长与弹径与普通的MK-81低阻炸弹相似(弹长1.9/1.88米、弹径0.229米),同样采用装药45.4千克的前端战斗部,减速炸弹的重量比低阻炸弹高18千克(136/118千克),挂载时的翼展虽然同样为0.325米,但“蛇眼”的MK-14减速装置展开时的展长达到1.378米,由于叶片的迎风面积较小,4片阻力板的减速效果比降落伞式要低。

  机械减速装置的优点是动作迅速准确,减速装置兼作炸弹的气动尾段,不易跳弹。缺点是与其它减速装置相比,翼片展开阶段受气动干扰较明显,也存在命中误差大和投弹间隔受限的问题。MK-14/15机械减速装置内部为空腔体,4片带翼硬式伞片之间也有很多的缝隙,挂载飞行时气流会高速通过这些缝隙和空腔,尾段的气动干扰容易产生振动和紊乱的尾流。

  “蛇眼”减速炸弹装备后的应用范围很广,并大量出口,但其机械减速装置的技术缺陷比较明显,配用炸弹规格也有限制。美军为改善减速炸弹的气动性能,并增加可用于低空高速投弹的炸弹种类,在80年代开发了BSU系列气动减速炸弹,包括49/50/85/93等型,对应的炸弹口径为500/2000/1000/750磅。配用MK-82/84弹头的BSU49/B、50/B装备美国空军战术飞机,配用MK-83弹头的BSU-85/B装备美国海军航空兵,配用M117型750磅炸弹的BSU-93则用于B-52G战略轰炸机。

  BSU系列减速炸弹采用的是软型减速装置,与原有炸弹的尾段结构大体相似,整体式阻力气囊容纳在尾段内部的舱体中。BSU系列减速炸弹的减速气囊外形类似减速伞,却没有采用拉线固定伞衣的常规结构,而是按照降落伞的外形制造了封闭气囊,并在气囊迎风方向的外侧开有4个开口。BSU炸弹投放后首先打开尾盖,拉出减速气囊后,气囊利用迎风面开口使空气流入气囊内部,气囊膨胀后形成固定形状的软型阻力体。

  软型气囊减速装置的优点是结构简单,重量轻,适合高速飞机使用,能适应的炸弹规格比较广。除仍有投弹间隔和命中误差大的这些固有缺陷外,气囊减速装置对制造工艺的要求也比较高。

  英国在研制117/118型炸弹减速装置时,法国和美国的减速炸弹都已完成,也在使用中暴露出各种问题。英国在设计炸弹减速装置时,针对机械叶片式和伞式各自的优缺点,选择了250/454千克炸弹的弹体(可以通用美国的MK82系列),采用了新颖的机械+气动复合减速装置。英国117/118复合气动减速炸弹外形与普通炸弹类似,尾段也由4片带翼片的固定伞片组成,但在这4片伞片之间带有尼龙网和固定的尼龙带。炸弹投放后首先打开机械式伞片,并在伞片张开的同时撑开尼龙网,展开的减速段由4片伞片支撑的软式伞衣组成,伞片与弹体间则采用软式连接方式。

  机械+气动混合减速装置的伞体阻力效果好,伞衣展开后的外形完整,阻力效果超过机械叶片式,受气动干扰的影响比纯粹的软式小,伞体形状的稳定性也比软式的好。机+伞混合减速装置的柔性尼龙伞面展开后的面积只有纯降落伞式的四分之一,连续投弹的间隔比降落伞式要小,集中投弹的落点密集度也更高。英国117/118机+伞混合减速装置的结构比单纯的机械或软伞式复杂,重量相对较大,成本和装配难度也都要高,装备范围相对较小。

  减速炸弹的减速原理与反跑道炸弹相似,均有低空投放的要求,但整体结构差异却较为明显。国外反跑道炸弹大都也采用降落伞减速,但其减速目的除了扩大与载机的距离外,是为尽快使炸弹的头部以大夹角指向地面,这就要求限制炸弹的重量以增强减速效果,难以与常规爆破炸弹实现弹体的标准化。常规炸弹的尺寸和重量比较大,想要达到反跑道炸弹的减速效果,所需要的减速装置的效率要求更高,结构设计时面对的尺寸和重量问题比较严重。反跑道炸弹要求有较高的减速效果,又要有很强的穿透力,在配置减速装置的同时还要配置增速装置。常规爆破弹要平衡重量和成本问题,并要满足装备标准化的要求,保证减速炸弹与普通炸弹尺寸和重量的一致性。

  现有的各种低阻炸弹减速装置,都能实现炸弹减速的要求,飞机可以在30~300米的飞行高度用较高的飞行速度投弹,投放的炸弹爆炸点与飞机间的安全距离也有保证。机械式减速装置的迎风面积较低,减速效果不够理想,除“蛇眼”系列外(“蛇眼”后期也开始改用软式伞减阻),现有型号大都采用体积更小也更轻便的软式减速装置。气动减速伞的外形一致性比较理想,重量也不大,完全打开伞体的速度比机械式要慢,但打开后减速效果更理想。按照技术性能对比分析,低速投弹时以常规降落伞为优,但要想适应比较大的投弹速度范围,开口气囊式减速伞的工艺难度虽然高,综合效果却比较有发展潜力。

  减速炸弹是伴随低空高速突袭战术发展的装备,但减速装置的工作特点限制了连续投弹的间隔,实战中对点目标的投弹量不如常规炸弹,投弹的精度也比较低,综合毁伤效果算不上理想。现代战争中空、地对抗的强度很高,飞机临空投弹的危险性也很大,为保证航空兵战术突袭的效果和载机安全性,攻击软目标时,现代战术飞机更侧重于采用滑翔炸弹或子母弹箱,利用远距离投放来保证载机的攻击安全性,子弹较小的杀伤范围也降低了低空投放的误伤危险,制导炸弹则使对点目标投弹的条件放宽。冷战中期开始兴盛的减速炸弹,虽然在现代战争中仍然有重要的战术价值,但已经与低空高速突防和过顶投弹一样,逐步被子母弹集束覆盖和精确打击所取代。

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