中国第一个电力机车:美国陆军APKWS制导火箭弹

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火箭弹用于空对地攻击始于20世纪60年代,当时人们发现这种武器由直升机的多管发射器发射时威力惊人,能形成强大的密集火力,有力支援地面部队的作战行动。但是,由于没有采用制导技术,这些火箭弹普遍命中精度差,难以有效打击点目标,大多数情况下只能作为面杀伤武器使用。因此,90年代以来精确制导武器日益风行之时,人们自然想到发展制导火箭弹。正是在这一背景下,美国陆军于1996年提出“先进精确杀伤武器系统”(APKWS)概念。十余年来,作为唯一公开报道的机载制导火箭弹项目,APKWS尽管在研制进度上一再拖延,以致至今也未“修成正果”,但其每一次进展都会引起武器专家的高度关注。


应运而生


  说到APKWS制导火箭弹,就不能不提广为人知的“九头蛇”-70非制导火箭弹,因为前者正是由后者加装制导组件而成。
“九头蛇”-70是美国通用动力公司研制的70毫米火箭弹,自70年代问世以来已经衍生了多种型号,均采用Mk66火箭发动机,区别在于配用不同的战斗部和引信。到80年代中期,各种型号的“九头蛇”-70已经大量装备美国陆军、海军和海军陆战队的直升机,其中陆军的AH-64A“阿帕奇”和AH-64D“长弓阿帕奇”利用M261型19管发射架发射这种70毫米火箭弹,UH-60B“黑鹰”利用M200型19管发射架,AH-1F“眼镜蛇”和OH-58D“基奥瓦勇士”则利用M260型7管发射架。在90年代以来的多次局部战争及地区冲突中,“九头蛇”-70都曾登场亮相,被公认为美军使用最广泛的直升机机载武器。




但是,“九头蛇”-70与其他非制导火箭弹一样,也存在命中精度差的问题,其最大射程处(6000米)的圆概率偏差高达100米。换句话说,如果想直接命中6000米处的一辆坦克,理论上需要发射100枚火箭弹。在1990~1991年海湾战争期间,鉴于“九头蛇”-70无法有效打击伊军的士兵、简易掩体、轻型装甲车等点目标,美国陆军不得不动用“海尔法”反坦克导弹。但每枚“海尔法”造价超过5万美元,用来对付这些非坦克点目标实在不划算。之后,美军在巴拿马、索马里和海地的军事行动中,非制导火箭弹进一步暴露了附带破坏大的缺点,很容易在人群密集地区中造成误伤,归根到底仍是命中精度差的缘故。为了解决这一问题,美国陆军曾一度要求直升机发射非制导火箭弹时要尽可能靠近目标,例如对付卡车大小的目标时,发射距离要求控制在1000米以内。这显然不是长久之计,不仅因为“浪费”了火箭弹的射程,也因为现代作战环境已经越来越不允许直升机过于靠近目标,否则自身就很容易成为“靶子”。
  1996年,美国陆军航空与导弹司令部正式提出APKWS概念,期望利用这种制导火箭弹填补“九头蛇”-70非制导火箭弹和“海尔法”反坦克导弹之间的空白。APKWS一方面在命中精度上要远远超过“九头蛇”-70,最好接近“海尔法”的水平——l米左右,从而能“发射1枚火箭弹就击毁1个目标”;另一方面在生产成本上要明显低于“海尔法”,适合打击那些价值不高的点目标。




在发展策略上,美国陆军没有选择从零开始研制APKWS,而是决定为“九头蛇”-70加装制导组件。实际上,美军许多制导武器都是由“笨”弹加装制导组件而成。这样做的好处显而易见,不但可以降低技术风险和加快研制进度,也有利于减少生产成本。此外,APKWS与“九头蛇”-70相比尽管在长度和重量上有所增加,但仍能由M200型、M260型、M261型等各种标准多管发射架发射。现在越来越多的武器专家认为,这种发展策略正是造成APKWS迟迟无法问世的重要原因,因为后来的事实证明,决策人员当初显然低估了在“九头蛇”-70火箭弹有限空间内加装制导组件的难度。


一波三折


不难看出,APKWS研制工作的关键在于制导组件的设计,即选择何种制导技术以及如何将制导组件安装到“九头蛇”-70火箭弹上。通常看来,这在技术上似乎并不存在问题,因为90年代中期各种精确制导技术已经趋于成熟。此外,当时美军库存中大约有30万枚“九头蛇”-70火箭弹,预计仅陆军就将购买5~10万套制导组件。因此,APKWS概念一经提出,立刻引起工业界的极大兴趣,多个军火公司表示有意参与制导组件设计竞争。最终,陆军航空与导弹司令部邀请BAE系统公司和雷声公司进行“二选一”竞争,因为这两大军火巨头在精确制导技术研究与应用方面均拥有雄厚实力和丰富经验。




出于控制APKWS单位成本的考虑,BAE系统公司和雷声公司不约而同地选择了半主动激光制导技术,但在如何将制导组件安装到“九头蛇”-70火箭弹上,双方的设计思路可谓大相径庭。雷声公司主张将激光导引头安排在火箭弹的头部,其好处是在火箭弹发射前导引头就能锁定目标。由于“九头蛇”-70火箭弹的战斗部及引信均位于头部,因此这种设计将改变战斗部及引信的原有位置,进而需要重新鉴定、测试和确认火箭弹的杀伤力。BAE系统公司设计的制导组件称为“分布式孔径半主动激光导引头”(DASALS),位于火箭弹中部,即战斗部和发动机之间。这种布局对战斗部及引信没有任何影响,允许APKWS配用“九头蛇”-70几乎所有类型的战斗部,但缺点是导引头无法提前锁定目标。以激光导引头的视场大小衡量,雷声公司的方案无疑更具优势。不过,按照BAE系统公司的设计,其激光导引头的光学采集装置均匀分布在4个鸭式舵的前缘,因此当鸭式舵弹出后激光导引头同样能获得较大的视场。
为了评估两种设计方案,1999年陆军航空与导弹司令部启动了为期三年的“低成本精确杀伤”(LCPK)先期技术演示计划,要求BAE系统公司和雷声公司根据各自的设计方案,改造一批“九头蛇”-70火箭弹进行演示试验。2000年,两家公司按要求分别制造了若干枚制导火箭弹,并先后在尤马试验场进行了实弹发射试验,而且均声称试验结果达到了设计要求。最终,陆军航空与导弹司令部选择了BAE系统公司的方案,因为对于APKWS这样一种廉价的制导武器而言,能否配用多种战斗部比能否提前锁定目标更加重要。




选定制导组件设计方案后,陆军航空与导弹司令部马上着手APKWS的集成、试验和制造工作,并提出这种制导火箭弹最早能在2001年底或2002年初便投人装备。但事与愿违,此后几年由于经费短缺,相关研制工作一直无法正常进行,原定的装备日期也一再推后。直到2003年初,美国陆军才指定通用动力公司为APKWS项目的主合同商,负责将制导组件集成到“九头蛇”-70火箭弹上,并在2005年底开始交付制导火箭弹。同年4月,通用动力公司授予BAE系统公司一份价值2670万美元的合同,要求研制和演示Block1型制导组件。此后两年,APKWS项目按预定进度完成了制导火箭弹集成工作,并依次进行了设计鉴定、地面发射和飞行试验。其中地面发射试验使用的是M260型多管发射架,发射射程从1.5~5.5公里不等。飞行试验在位于佛罗里达州的爱格林空军基地进行,通用动力公司、BAE系统公司和陆军航空与导弹司令部均派代表参加。不幸的是,2005年4月美国陆军突然宣布中止APKWS项目,理由是制导火箭弹的单位生产成本超过了预定的1万美元,而且试验结果表明其部分性能没有达到设计要求。此时,距离正式提出APKWS概念已经过去了近十年。由于这种制导火箭弹迟迟无法问世,美国陆军面临着来自国会和五角大楼的巨大压力。外界认为造成这一局面的主要原因是陆军为制导火箭弹确定的成本和性能要求过于苛刻,加上“九头蛇”-70火箭弹无法为制导组件提供足够的空间,导致研制工作举步维艰,迟迟不能取得令人满意的结果。


重起炉灶


尽管被迫中止了APKWS项目,但美国陆军并没有停止对制导火箭弹的追逐。仅仅四个月后,即2005年8月31日,陆军航空与导弹司令部便发布了APKWSII项目招标,并宣布新的制导火箭弹同样采用半主动激光导引头,而且沿用“九头蛇”-70的MK66 Mod4型火箭发动机、M151高爆破片战斗部和M423引信,可供M260或M261型火箭弹发射架发射。从基本设计看,APKWSII与APKWS相比并没有多少变化,但也许是吸取了以前的教训,美国陆军此次放松了对某些性能的要求(不过有关细节至今未予公布),从而给予了研制商更大的自由度。在2005年11月1日投标截止日期之前,共有三个研究团队宣布参加APKWSII项目竟标,分别以BAE系统公司、雷声公司和洛克希德•马丁公司为首。根据2006年7月公布的世界军火公司百强名单,洛克希德•马丁公司、BAE系统公司、雷声公司分别排名第一、四、五。APKWSII项目竞标由此成为三大军火巨头之间一场面对面的较量。
  BAE系统公司与通用动力公司、诺思罗普•格鲁曼公司组成团队参加APKWSII项目竞标。有趣的是,在APKWS项目中,通用动力公司是主合同商,BAE系统公司是合作伙伴,而此次二者主次位置发生了互换。不过,BAE系统公司依旧决定采用以前的设计方案,即在“九头蛇”-70的战斗部和发动机之间安装制导组件,并认为只有这样才能最大限度降低技术风险和减少生产成本。尽管这一设计方案在应用于APKWS项目时曾出现过一些问题,但BAE 系统公司称通过改进制导软件,问题均已得到解决。




雷声公司选择航空喷气发动机公司、古德里奇公司和EFW公司作为合作伙伴,其竞标方案仍是将激光导引头安装在火箭弹头部。不同的是,该公司此次还提出改造Mk66Med4型火箭发动机的尾翼。因为有关试验表明,该型火箭发动机的尾翼会引起火箭弹在飞行中发生低速上旋,进而导致弹体旋转无规律和飞行路线出现偏离,同时这种无控尾翼张开时会影响邻近的火箭弹。为此,雷声公司提出为火箭发动机换装6片垂直尾翼,以增强火箭弹飞行稳定性、减少弹道散布和提高命中精度,并称换装工作非常简单,而且花费无多。
  与BAE系统公司和雷声公司类似,洛克希德.马丁公司同样在研制与生产精确空地武器方面拥有广泛经验,特别是该公司至今已为美国军方生产了13.5万余套激光制导系统,并交付了9万多枚激光制导弹药,包括大名鼎鼎的“铜斑蛇”炮弹、“海尔法”导弹、“宝石路”II炸弹以及最新的“联合通用导弹”。正是凭借这一优势,洛克希德•马丁公司决定介入APKWSII项目竞标,并意味深长地将其制导火箭弹方案命名为“小海尔法”。不过,有关“小海尔法”火箭弹的设计细节一直没有公布,外界仅知道其半主动激光导引头安装在火箭弹头部的一个滚转绝缘支座上,战斗部和引信位于导引头后面,并通过螺栓与火箭发动机相连。为了增大中标的胜算,洛克希德•马丁公司邀请了多家公司作为合作伙伴,包括通用动力公司武器与技术产品分部(负责提供火箭发动机、战斗部和引信)、HR达信公司(舵机系统)、霍尼韦尔公司防务空间电子系统分部(惯性传感器)、EaglePicher公司(热电池)以及ITT动力方案公司(电源)。



花落一家


  为了能在激烈的APKWSII项目竞标中胜出,BAE系统公司、雷声公司和洛克希德•马丁公司均不敢怠慢,实际上从陆军发布招标之时,这三大军火巨头便开始加紧演示和试验各自的设计方案。
在2005年第四季度,BAE系统公司对其制导火箭弹进行了一系列飞行、发射和环境试验。据该公司称,在7次发射试验中,火箭弹表现出的各项性能均优于陆军的设计要求,特别是当射程范围在1.5~5.5公里时,火箭弹的落点距离激光指示点的平均距离不到陆军要求的一半。环境试验则证明,激光导引头由于采用了先进的密封设计,可免受沙石、灰尘、冰雪以及震动等环境因素的危害,甚至当重15.88公斤的火箭弹从高0.91米处直接落地后,导引头仍然完好无损。
  雷声公司在2005年8~11月进行了一系列重要试验,旨在确认其制导组件达到了APKWSII项目的要求。2006年1月,该公司又在尤马试验场验证了激光导引头的整流罩设计。试验中,10枚加装激光导引头的火箭弹由M260型多管发射架连续发射。导引头暴露在火箭发动机喷出的火药气体环境下,但由于整流罩的保护,仍能正常工作。2006年3月,雷声公司又成功试验了采用6片结构的垂直尾翼,证明这种尾翼可以在可控条件下展开和锁定。该公司称,此次试验进一步证明了APKWSII火箭弹采用的新尾翼在技术上是完全可行的。
  洛克希德•马丁公司由于之前未参加过APKWS项目,因此其演示和试验工作显得异常繁忙,从2005年8月到2006年3月先后进行了风洞试验、导引头试验、战斗部与引信试验、“小海尔法”样弹的非制导和制导飞行试验以及发射试验。直到3月27日,该公司才向美国陆军递交了其最终竞标修改文本,此时距离预定的APKWSII项目竞标揭晓日期仅有1个月的时间。




2006年4月27日,美国陆军航空与导弹司令部通过电子邮件公布了APKWSII项目竞标的结果:BAE系统公司最终胜出,并获得一份为期3年、价值4570万美元的合同,将作为主合同商完成APKWSII制导火箭弹的研制与演示工作。如果加上为期2年的小批量生产选项,BAE系统公司拿到的这份合同总价值将超过9600万美元。考虑到美国军方未来至少将采购8万枚APKWSII制导火箭弹,BAE系统公司及其合作伙伴由此获得的收益将达数十亿美元。这就可以部分解释为何竞标结果一经公布会引起美国军事媒体一阵反响,当然,引起媒体争论的主要原因在于BAE系统公司来自欧洲,是竞标者中唯一一家非美国公司。
  与媒体的着眼点不同,武器专家们更关注APKWSII制导火箭弹的前景。目前较为普遍的观点是:得益于过去10年打下的“基础”,APKWSII将会如期问世,从而为美军实施空对地攻击提供一种低成本的精确制导武器。需要说明的是,制导火箭弹的出现并不意味着非制导火箭弹的凋零。美国陆军曾透露,未来即使APKWSII大量投入装备,也不会完全停止“九头蛇”-70的生产。因为对于空对地攻击任务而言,制导火箭弹、非制导火箭弹和反坦克导弹其实各有不可替代的优势。例如对付集群目标时,廉价的“九头蛇”-70可以实现最高的效费比;对付分散的坦克等高价值点目标时,“海尔法”可以充分发挥其命中精度高的优点;而APKWSII则兼具低成本和精确打击的特点,适合对付单兵、轻型装甲车等低价值点目标,从而填补“九头蛇”-70和“海尔法”之间的空白。事实上,这正是美国陆军追逐这种制导火箭弹的初衷,也是其十年来始终没有放弃的最大动力。