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中国发展自导水雷的可行性探讨

2019-10-21康玉宅

中国电气工程学报 2019年18期
关键词:水雷武器目标

康玉宅

内容摘要:水雷作为一种古老的水中兵器,在战争中发挥了十分重要的作用,随着时代的进步,自导水雷应运而生。本文从自导水雷的产生和发展现状,自导水雷的优点及不足,以及我国发展鱼水雷的必要性和需要解决的问题做了阐述,简要论证了我国发展自导水雷的可行性。

关键词:自导水雷;可行性

Abstract: As an ancient underwater weapon, mine play a very important role in the war. With the progress of underwater weapon, there was a new kind of mine had beeninvented, that was Self-guided mine. The paper will not only introduce thedevelopment history of the Self-guided mine, but also introduce the advantages anddisadvantages of the Self-guided mine. At the same time, the necessity of developingSelf-guided mine and the problems which should to be solved in the future will bebriefly described in the paper. Finally, the paper will give some feasible suggestionsfor developing Self-guided mine for China.

Key words: Self-guided mine; feasibility.

一、自导水雷简介

水雷武器自诞生起,由于其破坏威力大,隐蔽性能良好,使用布设简单,抗扫性强,生产成本低,作战效果好,研发、生产难度小,作战形式多样等诸多优点,使其在海战中被广泛应用。时至今日依旧在海军武器中占有重要地位。

二战后,随着机械、动力、探测、电子、通信和控制等领域的发展和进步,水雷武器已经由简单、被动性、防御性武器发展成为了复合型、智能化、主被动攻击相结合的智能型攻防一体化武器系统。现役水雷除了传统形式上的沉底雷、漂雷、悬浮雷、锚雷等,还发展了诸如:上浮水雷、自航水雷、火箭助推水雷、遥控主动攻击水雷和集束式水雷等新型水[1]。其中有一种水雷格外神秘,那就是——自导水雷。

1.1基本概念

自导水雷是将传统水雷布放方式與鱼雷攻击方式相结合形成的一种新型水雷。该型水雷由值更探测平台和作战单元(鱼雷)组成。自导水雷经作战平台布放后,以系留方式在作战海域战斗值班。当水雷值更探测平台发现并确认目标后,担当作战单元的鱼雷启动并发射。鱼类出管后按照预设定弹道朝目标方向机动,执行搜索弹道。鱼雷捕获目标后,对目标进行跟踪和攻击,达到毁伤目标的作战目的。其作战过程如图1-1所示。

1.2发展现状

自导水雷作为一种新型水雷武器,其发展和使用尚处于武器装备发展的初级阶段,各国还在摸索和探究其使用和作战效能。据公开资料显示只有美俄两国研制了3个型号(含在研)的此类水雷,但均未应用于实战。

美国研发的自导水雷北约代号“MK-60”(外号“捕手水雷”),该型水雷以324毫米口径的Mk-46轻型热动力鱼雷为战斗部,采用533mm 口径的锚雷作为布放平台。布放平台由雷体、目标探测识别系统、战斗部和雷锚等主要部分组成。该水雷1962年11月立项,1964年5月开始研发,于1972年2月完成定型。美国先后生产该型及其改进型水雷共计2410枚。该型水雷使用主/被动结合水声探测技术,其搜索半径可达1000米。同时,该型水雷还采用间歇式信号探测技术,大大延长其战斗值更时间,使其战斗值更时间长达180天。并且,该型水雷采用高强度小密度铝合金材料雷体,使其最大使用深度达到了800米,可以布放在全球70%主要航道[2]。此外该型自导水雷使用的战斗部MK-46轻型鱼雷,具有高航速(40节),大航程(8千米),杀伤威力大(采用44公斤高爆聚能装药)等特点,大大提高了其对潜艇毁伤能力。并且,MK-60型自导水雷因其尺寸小巧、重量轻盈(长3.7米,重1070千克,口径533毫米)可通过水面舰艇、潜艇和飞机三种平台布放,通用性极强。

苏联研制生产的此类水雷北约代号为“ПМТ-1”,该型水雷于1963年12月立项,1972年首枚该型水雷交付试用,1983年定型装备苏联海军。该型水雷由战斗部发射箱、仪表箱、雷锚、稳定板和平衡装置等几部分组成,结构相比与美国MK-60水雷复杂很多。据非官方纰漏,该型水雷长7.83米,重1850公斤,布设深度200-400米,值班探测距离约600米,水中战斗值班约6个月。该型水雷使用SET-40型400毫口径电动力鱼雷(长4.8米,重660公斤,装药80公斤,最大航速29节,最大航程8公里,最大搜索距离600-800米)作为战斗部,该鱼雷最大优点不受海水背压影响,可攻击大深度水下目标[4]。由于ПМТ-1型水雷性能较为落后,该型水雷投入苏军部队服役后不久,苏联军方便针对此型水雷的不足,改进研发了采用UMGT-1新型电动力鱼雷为战斗部的改进型自导水雷ПМТ-2型。由于模块化技术和新型银镁海水电池的应用,使ПМТ-2型自导水雷的智能化程度得到了很大程度的提高,并使其作战性能和快速保障能力较ПМТ-2型水雷有了质的突破。

而今,经过30多年的服役,美苏两国研制生产的这三种型号的自导水雷已经淡出历史舞台,逐步退出现役,但其先进的作战理念和突出的作战效能引起了世界各国的广泛关注,已有不少国家着手研制新型自导水雷,并取得了一定进展。

二、自导水雷的优势与不足

与传统水雷相比,自导水雷具有智能化程度高、主动性强、通用性程度高、集成化、模块化等诸多特点,这些特点使其具有可以主动攻击目标、丢失目标后再搜索等传统水雷不具备的显著优势。但是其庞大的系统工程和超前的设计理念,使其研制和应用难度大大提高。

2.1自导水雷的优点

(1)与传统水雷相比,自导水雷智能化程度显著提高。

自导水雷将鱼雷攻击形式和水雷作战值班模式的结合,其本质上来讲是武器系统智能化水平的提高和先进作战理念的创新应用。传统水雷设定攻击参数后,只可以对单独类型目标进行攻击,专用性很强,且单一雷型无法同时应用于攻击水下和水面目标,无法同时应用于深海、浅海等海域布放。而远程探测技术、主被动目标识别技术、智能化模块化设计等先进技术成果的广泛采用,使得自导水雷通用性及智能化程度大大提高,使其可以不区分目标水下、水面的差别,不区分目标高速、低速的差别,适时、适机选择目标进行攻击,较传统水雷智能化水平有了质的飞跃。

(2)与传统水雷相比自导水雷作战效能显著提高。

武器系统作战效能是指:在预期或规定的作战使用环境以及所考虑的环境、战略、战术、生存能力和威胁等条件下,由特定人员使用该装备完成规定任务的能力[5]。作战效能可以用单位作战能力费效比、单位任务完成人员装备毁伤率等指标计算。先进的设计理念,使自导水雷改变以往水雷作战方式,由被动等待转变为主动攻击,同时具有了再搜索、垂直命中、智能选择攻击目标的能力。与传统水雷依靠增加布放密度提高作战效果相比,自导水雷则是依靠提高水雷单体作战能力的方式来达到提高武器系统作战效能的目的。相比传统水雷,自导水雷布放密度不到传统水雷的百分之一,据美苏两国试验数据显示,1枚自导水雷的作战效能相当于100-250枚普通水雷。

(3)与传统水雷相比自导水雷的生存能力显著提高。

武器系统的攻击和防御就像矛与盾,是永远对立的存在。自水雷武器系统产生起,反水雷武器和战法的研究就从未停止,扫雷、猎雷、灭雷、炸雷等反水雷方式层出不穷。在水雷对抗中,先进的自导水雷无疑占尽先机,高度的智能化使其可以在敌方 扫雷平台开展扫、猎时机采取主动关闭引信、匹配目标信号等方式避免被敌方扫、猎平台发现。甚至自导水雷还可以采取主动攻击敌方扫、猎平台的方式毁伤敌方反制力量,达到牺牲个体换取区域布设雷体安全的目的。此外,传统水雷布放密度较高、引信动作敏感,因此传统水雷的抗殉爆性能较差。但拥有智能化目标识别系统的自导水雷具有较强的信号分析能力,使其可以区分舰艇航行噪声和爆炸冲击波,从而有效避免爆炸噪声引发的殉爆。

(4)与传统水雷相比自导水雷精确打击能力显著提高。

按照引信动作方式水雷可以划分为四代:第一代,依靠人工引爆方式引爆水雷殺伤目标;第二代,依靠物理直接接触,引爆水雷杀伤目标;第三代,依靠非接触式引信,引爆水雷杀伤目标;第四代水雷,依靠混合型引信(声、磁、压、场、物理触发等)引爆水雷杀伤目标[6]。以上四代水雷引信,1、2代引信均不具备选择性动作的能力,第3、4代引信依靠引信定次、设定引信动作强度门限来选择攻击特定目标,基本实现了“选择”性攻击目标的能力,但其本质上并不具有“主动选择”能力。相比第3、4代水雷引信决定水雷攻击特定目标的方式,自导水雷可以依靠目标尾流信号、主动声自导识别目标等方式选择攻击目标,真正实现了对目的精确打击。

(5)与传统水雷相比自导水雷具有主动攻击能力。

传统水雷武器系统经布放平台布放后,采用系留、悬浮、漂浮、沉底等方式在作战海域值班,当目标直接或间接触发水雷引信时,水雷引信动作,引爆水雷杀伤目标。从传统水雷的作战理念可以看出水雷具有一个突出特点就是被动性,既水雷被动等待目标到来,且传统水雷的引信动作条件十分苛刻,必须严格满足水压强度、噪声强度、电磁强度等引信动作条件,引信才会动作。此外,水雷依靠接触毁伤或水压剪切力损毁目标,因此传统水雷引信动作距离一般不超过100米。而自导水雷则化被动为主动,只要探测并确认目标后,便会主动发射鱼雷攻击目标,这使得鱼水雷警戒水域十分广阔,威慑效果明显。

(6)与传统水雷相比自导水雷对目标毁伤效果显著提高。

16世纪水雷装药只有几公斤黑火药,依靠导火索引爆,只能损伤木质船体,进入19世纪中业,随着TNT的发明,黑火药逐步被高性能炸药取代,此时的水雷的装药水雷仍然不超过100公斤,对于杀伤具有双层防雷装甲的铁甲舰来说仍显力不从心。直至19世纪末,水雷的威力才逐步提高,数百公斤甚至一吨装药的水雷被应用于实战,水雷对目标的毁伤效果也随之提升。据统计,第一次世界大战时期水雷使用量与击沉吨位比为1枚/4吨,到二战时期这一比值降到了1枚/1.2吨[7]。随着各国反水雷技术的提高,如今已经鲜有舰船被水雷炸沉,因此改用水雷使用量与毁伤吨位这一比值估算水雷毁伤效果。据统计在两伊战争中这一比值约为2.5枚/1吨,(实际击沉作战舰艇仅为4艘,且均为伊拉克本国舰船,多国部队仅被炸伤4艘舰船)。海湾战争期间这一比值接近10枚/1吨。与传统水雷相比,自导水雷采用鱼雷的主动攻击方式,对目标直接进行攻击,并采用椎形高爆装药、垂直命中等方式来提高对船体装甲穿透效果,使得自导水雷对目标的毁伤效果显著提高,这一优势使得自导水雷在作战中以较小的布放数量取得极大的作战效果。

(7)与传统水雷相比,自导水雷广泛采用了模块化、通用性设计

现役水雷根据不同的作战目标衍生了不同的水雷型号,装备通用性较差。因此世界各国海军面临一个难题,急切需要一种多用途水雷以适应多样化作战目标的需求。而自导水雷广泛应用模块化、通用性设计,使其可以根据作战目标快速更换作战模块,无疑解决了这一难题。自导水雷模块化、通用性的设计理念不仅满足了作战目标多样化的需求,还提高了装备保障人员和设备的通用性,有助于快速形成装备保障能力。同时,通用性设计使得老旧的武器平台不会制约武器装备的跟新换代,降低了武器装备使用和维护成本,提高了武器系统全寿命的经济性。

2.2自导水雷缺点

虽然自导水雷较传统水雷具有性能良好、优势众多的突出优点。但是其仍具有诸如系统复杂,研制难度大,研制成本高等不足。

首先,作为一个完整的武器系统,自导水雷武器系统包括了探测系统、控制系统、作战单元等诸多部分,与传统水雷相比,各系统性能要求均有很大程度的提高,这无疑加大了武器系统的开发难度。同时,高强度金属材料、中远距离水中探测、高性能电池技术和高性能电机、燃机技术也对一个国家基础工业水平也提出了很高的要求。可想而知,从系统工程角度来讲,自导水雷的研制和生产难度十分巨大。

其次,虽然新技术、新材料、新理论的使用和推广使自导水雷各项性能和指标得到了巨大提升。但是,新技术、新材料、新理论的研发必然会投入巨大财力、物理、人力。从装备研发全过程角度来讲,新装备从设计、论证、研发、实验、定型、服役这一系列过程的时间成本、人力成本、研发成本、社会成本更是可谓庞大,据统计仅美国Mk-48Ⅲ型鱼雷的型号改进就耗费近7年,花费近4亿美元。

再者,自导水雷由于布放平台口径、探测技术、航行范围等因素限制,使其作战效能必然受到了一定限制。以现有布放平台潜艇为例,其发射管口径一般为533mm口径,因此自导水雷的攻击单元鱼雷口径不仅受制于自身值班平台的口径限制,还需要综合考虑发射平台的诸多因素,这导致攻击单元装药量和航程受到了一定限制,一定程度上降低了自导水雷的作战效能。

除此以外,自导水雷在后期作战使用和日常维护中还存在诸多问题需要考虑。作为一种包含了两类不同产品组合的武器装备,自导水雷日常储存和维护就必然涉及到两类装备的使用保养方法,其分体或合体储存也需要进一步论证。同时,自导水雷的作战理念尚未形成成熟体系,其战法、战术尚需进一步开发研究。此外,还要考虑装备寿命结束后的处理问题:一是水中战备值班后装备回收和销毁问题,二是装备型号寿命结束装备报废处理问题。

三、我国发展自导水雷的重要意义

当今世界,各个军事强国正在重新审视水雷武器的发展,自导水雷作为一种理念先进、性能卓越、作战能力突出的新型水雷,引起了各国的广泛关注,少数军事强国已经对其进行了前期研究与论证,因此我国研制生产自己的自导水雷显得十分迫切。

(1)是直面周边严峻形势、迎接主权挑战的迫切需要

我国陆地面积960万平方公里,领海面积300万平方公里。陆上邻国有14个,海上邻国8个,共计22个国家。这些国家中,与我国尚未完全划定国界线的国家有:印度、不丹、巴基斯坦三国;存在历史遗留领土问题,导致领土纠纷的国家有:俄罗斯、蒙古国、塔吉克斯坦、吉尔吉斯斯坦、越南等国家;海上存在领海或岛礁主权纠纷的国家有:日本、韩国、朝鲜、菲律宾、马来西亚、文莱、印度尼西亚、越南等国家。虽然我国奉行搁置争议,共同发展的理念,但是在未来一段时间内这一现实存在的领土、领海主权纠纷是我国必须面临并解决的难题。

(2)是适应局部动荡形式、应对突发情况的迫切需要

我国周边局势并不安定,尚有不稳定、不安全因素存在,阿富汗战场硝烟未尽、印巴对峙不断升级、朝核问题步步紧逼、摇摆未定,西方颠覆势力亡我之心不死,美日韩围剿势力蠢蠢欲动,南亚诸国煽风点火骚扰不断,看似平静的北方大国俄罗斯亦是时刻对我现有利益充满觊觎之心。此外,我国沿海地区港湾、海岛密布,分布着世界重要的海运航道,同时也是矿藏资源和水产资源密布海域,经济效益十分可观,丰富的自然资源和地理位置必然招致外人的垂涎。周边诸国不断对我国领海进行侵犯性骚扰和非法开发,对我属权领海资源进行掠夺式开采。在当前危急时刻,一旦爆发局部冲突,我国领海必然遭受敌国侵犯,因此我们迫切需要发展新型水雷,与现有水雷形成交叉互补、梯度使用,增强海上防御、封锁和反封锁能力,努力避免和遏制争端,有效终止冲突和打赢战争。

(3)是武器装备更新换代、实现技术革新的迫切需要

经過长期的努力,中国特色社会主义进入了新时代。习主席在十九大报告指出的“新时代党的强军思想”是我国国防和军队建设的中心指导思想。在全面建设小康社会,夺取新时代中国特色社会主义伟大胜利,实现中华民族伟大复兴的中国梦的关键时期,我们需要稳固的国家环境作支撑,需要强大的国防力量作支撑,需要现代化的人民军队作支撑。十九大报告为全面推进军队建设现代化指明了方向: 2020年基本实现军队武器装备机械化,信息化建设取得重大进展,战略能力有大的提升,力争到2035年基本实现国防和军队现代化,到本世纪中叶把人名军队建设成为世界一流军队。时代的召唤,历史的呼唤,迫切要求我们进行武器装备的技术革新,传统水雷武器更是如此。

(4)适应时代变革、生成新型作战思维的迫切需要

习主席指出我军新时代强军目标是:建设一支听党指挥、能打胜仗、作风优良的人民军队,把人民军队建设成为世界一流军队。这就要求我们做到军事理论现代化、军队组织形态现代化、军事人员现代化、武器装备现代化。军事理论现代化是作战指导理念的全面创新,作战指导理念创新需要依托新技术、新装备。因此新技术的研发和应用是适应时代变革、生成新型作战思维的有效途径。

四、我国发展自导水雷可行性

水雷在我军有近80年的生产和使用历史,我国国防和军工体系业已形成了一套独立完整的水雷武器研发、定型、生产、服役、使用、训练、退役、报废处理体系。对完成新型自导水雷的设计试制,我国也完全拥有足够的技术积累和人才积累完。

具体说来有以下几点:

1、我国具有完整的水雷武器研发科研机构和科研人才,为新型水雷研发提供了可靠保障。多年来以710研究所为代表的国内先进科研院所,参与设计了我国现役多型水雷武器,其技术储备和科研实力代表了国内水雷技术发展的最高水平。同时,军队院校和地方高校,为祖国水雷武器发展培育了一代又一代接班人。院校依靠其强大的师资力量和科研实力对水雷武器发展进行了有效探索和前瞻性研究,并取得了卓有成效的突破。科研院所、地方高校、军队院校的良好沟通,有效架起了武器装备在科研生产部门与作战使用部队之间的沟通桥梁,缩短了武器装备从研发到服役的时间周期,是新型武器装备研发的可靠保障。

2、现有水雷武器系统为自导水雷发展提供了可行值班平台。我国生产使用过的锚雷众多,其成熟的锚雷设计和使用经验,为自导水雷的设计提供了有效可靠的发射载体和值班平台。

3、现有轻型鱼雷为自导水雷发展提供了可行的攻击单元。我国自上世纪60年代末开始,研制生产了多型系列轻型鱼雷,个别型号性能先进,已经达到世界一流水平,可以和美国Mk-46等世界先进轻型鱼雷相媲美,其完全可以作为新型自导水雷攻击单元使用。

4、探测技术的发展为自导水雷研发提供了有效的目标探测识别基础。随着我国水下声、磁、场等探测技术的飞速发展,远距离探测和识别技术已经初步形成,并已经应用到了现有鱼雷和水雷武器装备。在此基础上,进一步拓展探测性能和探测距离是下一步发展自导水雷的关键。

五、未来展望

从武器装备发展和我国国防形式走势来看,鱼水雷发展十分必要,但是我们还有很长的路要走,很多的事要做,很多的问题需要解决。从武器系统本身来讲,我们需要关注解决诸如武器系统敌我识别、战备服役期满自毁和回收、发射系统、水下布放姿态等问题;从后续维护和使用来讲,我们还需要探索一套成熟有效的人员、装备培训体系,加快形成战斗力。因此,自导水雷发展任重道远,尚需不断努力。

参考文献

[1]李玉才,韩鹏.《水雷兵器原理》[M].西安:西北工业大学出版社,2002:5~7.

[2] 陈开权.美国的自导水雷[J].水雷战与舰船防护, 2005年第1期,49~51.

[3] https://www.wukong.com/answer/6579203784499527940/.2019年06月26日。

[4] 陈开权.前苏联的ПМТ-1型自导水雷[J].水雷战与舰船防护, 1998年第2期,5~6.

[5]GJB1364-1992,装备费用—效能分析 (军用标准)[S].海军标准化办公室,1992.

[6]傅金祝.水雷的发展现状与趋势[J].水雷战与舰船防护, 2004年第3期,47~49.

[7]赵晓慧.水雷水雷—古老廉价的战略利器[Z].HTTP://360doc.cn/article/8250148_689123955.html.

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