漫談美俄空射巡航導(dǎo)彈的尺寸權(quán)衡

2019-08-31 05:33:54潘文林

航空知識(shí) 2019年3期

潘文林

巡航導(dǎo)彈突防能力強(qiáng)，命中精度高，是軍事強(qiáng)國(guó)競(jìng)相發(fā)展的武器裝備。這是美軍AGM-86空射巡航導(dǎo)彈，載機(jī)是B-52H和B-2A戰(zhàn)昭轟炸機(jī)。AGM-86空射巡航導(dǎo)彈外形上窄下寬，具備可折疊彈翼，便于艙內(nèi)掛載。

假如，給你這樣一個(gè)任務(wù)：為既有戰(zhàn)略轟炸機(jī)研制一種空射巡航導(dǎo)彈，既要讓該飛機(jī)武器艙能裝下，又要保證掛載數(shù)量盡量多，還要符合規(guī)定的射程。你將如何設(shè)計(jì)？在面對(duì)同樣任務(wù)時(shí)，美俄兩國(guó)的設(shè)計(jì)人員提交了幾乎相同的答案，但在解題過程中又有一些明顯的不同。

6枚還是8枚這是個(gè)問題

熟悉美俄兩國(guó)戰(zhàn)略轟炸機(jī)的朋友都知道，美國(guó)的B-52H戰(zhàn)略轟炸機(jī)能夠攜帶20枚波音公司研發(fā)的AGM-86B/C空射巡航導(dǎo)彈，具體是在機(jī)內(nèi)武器艙中容納8枚，在機(jī)翼掛架下攜帶12枚。如果換成AGM-129先進(jìn)空射巡航導(dǎo)彈，則只能在翼下攜帶12枚，而不能在武器艙中攜帶。假如是B-2A戰(zhàn)略轟炸機(jī)，則可在機(jī)體兩個(gè)武器艙中攜帶16枚上述任一種空射巡航導(dǎo)彈（不過兩種導(dǎo)彈不能混搭）。B-1B戰(zhàn)略轟炸機(jī)盡管在設(shè)計(jì)要求上允許在武器艙中容納8枚導(dǎo)彈，但限于美俄兩國(guó)簽署的削減戰(zhàn)略武器條約，不再攜帶空射巡航導(dǎo)彈，只能攜帶常規(guī)彈藥。

具有同樣功能的俄羅斯圖-160戰(zhàn)略轟炸機(jī)，只能在每個(gè)武器艙中容納6枚彩虹設(shè)計(jì)局研發(fā)的Kh-55（北約編號(hào)為AS-15，核戰(zhàn)斗部）或Kh-555（常規(guī)戰(zhàn)斗部）空射巡航導(dǎo)彈。同樣出于美俄兩國(guó)條約的限制，圖-95MS只能在武器艙中攜帶6枚Kh-55或Kh-555空射巡航導(dǎo)彈，原先在翼下再攜帶另外10枚的方案被禁。俄羅斯現(xiàn)在已經(jīng)嘗試在圖-95MSM翼下攜帶8枚最新型的Kh-101空射巡航導(dǎo)彈。而圖-160則可在兩個(gè)武器艙中容納12枚上述任何一種巡航導(dǎo)彈。

對(duì)比美俄兩國(guó)戰(zhàn)略轟炸機(jī)不難發(fā)現(xiàn)，美國(guó)的B-52H、B-1B、B-2A的單個(gè)武器艙內(nèi)可以攜帶8枚AGM-86C/D空射巡航導(dǎo)彈。而俄羅斯的圖-95、圖-160僅能攜帶6枚Kh-55或Kh-555空射巡航導(dǎo)彈。是因?yàn)槎砹_斯轟炸機(jī)比美國(guó)的小嗎？答案顯然不是，俄羅斯轟炸機(jī)一般都比美國(guó)的大。例如，B-52H翼展56.39米，機(jī)長(zhǎng)47.55米，最大起飛重量221噸：武器艙約長(zhǎng)9.1米（一說8-53米），寬1.83米，容積29.53立方米。B-1B在機(jī)翼后掠角最小時(shí)的翼展41.8米，機(jī)長(zhǎng)44.5米，最大起飛重量216噸；前武器艙長(zhǎng)9.53米，后武器艙長(zhǎng)4.57米。B-2A翼展52.43米，機(jī)長(zhǎng)21.03米，最大起飛重量170噸；兩個(gè)并列武器艙的容積稍大于B-52H的武器艙。圖-95MS翼展50.04米，機(jī)長(zhǎng)49.13米，機(jī)身最大直徑2.9米，最大起飛重量185噸。盡管無法獲取該機(jī)武器艙的尺寸，但是比圖一22M3轟炸機(jī)武器艙的尺寸稍大卻是不爭(zhēng)的事實(shí)。圖-160在機(jī)翼后掠角最小時(shí)的翼展55.7米，機(jī)長(zhǎng)54.1米，最大起飛重量275噸；前后各有一個(gè)約長(zhǎng)12米、寬1.92米的武器艙，每個(gè)容積43立方米。

再看看兩國(guó)空射巡航導(dǎo)彈的情況：美國(guó)的AGM-86B/C彈長(zhǎng)6.32米，AGM-129彈長(zhǎng)6.37米；俄羅斯的Kh-55和Kh-555長(zhǎng)度均為6.04米。

按說國(guó)-95MS、圖-160轟炸機(jī)體形巨大，在武器艙內(nèi)容納更多的空射巡航導(dǎo)彈不成問題。但事實(shí)上俄羅斯轟炸機(jī)盡管體形較大，但是其彈艙載彈量卻不如稍小些的美國(guó)轟炸機(jī)。

個(gè)中原因耐人尋味。

玉米芯一樣的旋轉(zhuǎn)發(fā)射架

美國(guó)B-1B轟炸機(jī)前部彈艙以及內(nèi)置的旋轉(zhuǎn)發(fā)射架。按照美俄兩國(guó)削減戰(zhàn)略武器條約，B-1B轟炸機(jī)不能發(fā)射空射巡航導(dǎo)彈，因此該發(fā)射架只可掛載其他武器。

俄羅斯圖-160轟炸機(jī)武器艙里的MKU-6-5U旋轉(zhuǎn)發(fā)射架。

轟炸機(jī)通過彈艙內(nèi)的多聯(lián)裝旋轉(zhuǎn)發(fā)射架，能夠攜帶或發(fā)射多枚巡航導(dǎo)彈。美國(guó)的B-52H轟炸機(jī)的武器艙內(nèi)有一個(gè)由波音公司研制的旋轉(zhuǎn)發(fā)射架（英文簡(jiǎn)稱CRSL）。而B-1B轟炸機(jī)的CRM旋轉(zhuǎn)發(fā)射架，就是在CRSL基礎(chǔ)上研制的。B-2A的旋轉(zhuǎn)發(fā)射架同樣由波音公司研制，具體情況不詳。俄羅斯的圖-95MS和圖-160轟炸機(jī)均使用MKU-6-5U旋轉(zhuǎn)發(fā)射架。

這些旋轉(zhuǎn)發(fā)射架大多沿飛機(jī)縱軸布置在武器艙內(nèi)，前后兩端與飛機(jī)直接相連或間接連接。空射巡航導(dǎo)彈、短程攻擊導(dǎo)彈、核炸彈等機(jī)載武器圍繞旋轉(zhuǎn)發(fā)射架成對(duì)兒布置。發(fā)射時(shí)，旋轉(zhuǎn)發(fā)射架在液壓動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)下，帶動(dòng)上述武器繞軸旋轉(zhuǎn)，位于最底端的那枚導(dǎo)彈或炸彈被投放下去。

事實(shí)上，空射巡航導(dǎo)彈的尺寸，抑或武器艙和旋轉(zhuǎn)發(fā)射架的掛載能力，是同一枚硬幣的兩面。例如美國(guó)的B-52G/H轟炸機(jī)，利用旋轉(zhuǎn)發(fā)射架，可以在武器艙內(nèi)攜帶8枚彈徑450毫米、長(zhǎng)4.267米的AGM-69短程攻擊導(dǎo)彈。后來，波音公司在設(shè)計(jì)AGM-86A巡航導(dǎo)彈時(shí)，之所以將其長(zhǎng)度定為4.27米，也是因?yàn)橐闲D(zhuǎn)發(fā)射架的長(zhǎng)度。美國(guó)B-1B轟炸機(jī)的后武器艙長(zhǎng)4157米，可以帶一組AGM-69導(dǎo)彈，而前武器艙的長(zhǎng)度是后武器艙的兩倍，是為了攜帶2組16枚AGM-69導(dǎo)彈。俄羅斯圖-22M3的武器艙長(zhǎng)約7米、寬1.8米，內(nèi)裝MKU-6-1旋轉(zhuǎn)發(fā)射架，可以攜帶6枚彈徑455毫米、長(zhǎng)4.78米的Kh-15短程攻擊導(dǎo)彈。而圖-160轟炸機(jī)的兩個(gè)武器艙之所以較長(zhǎng)，是因?yàn)樵O(shè)計(jì)當(dāng)初打算為其配備較長(zhǎng)的Kh-45空地導(dǎo)彈，而這樣的長(zhǎng)度，攜帶4組共24枚Kh-15導(dǎo)彈，一點(diǎn)問題都沒有。

玉米粒巡航導(dǎo)彈橫截面

美國(guó)空軍當(dāng)年提出研發(fā)空射巡航導(dǎo)彈計(jì)劃時(shí)，B-52轟炸機(jī)已經(jīng)服役很多年，并且再未生產(chǎn)。為了滿足空軍的要求和B-52武器艙的空間尺寸，波音公司必須尋找出一項(xiàng)不同于以往各型導(dǎo)彈的研制之路。在美國(guó)空軍提出為B-52研發(fā)空射巡航導(dǎo)彈之前，美國(guó)海空軍已在20年前裝備、使用過體形較大、射程極其有限的“獵犬”“鯊蛇”“天獅星”等空地導(dǎo)彈。當(dāng)時(shí)的蘇聯(lián)也裝備有Kh-10、Kh-20等類似的導(dǎo)彈。這類導(dǎo)彈因技戰(zhàn)術(shù)性能落后，很快退出現(xiàn)役。

到20世紀(jì)70年代，隨著航空技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展，美俄兩國(guó)科研部門和相關(guān)企業(yè)已經(jīng)有能力研制巡航導(dǎo)彈，它們的體形大幅減小而射程卻大幅提升，而且還能緊貼地面高度飛行。

AGM-86巡航導(dǎo)彈與旋轉(zhuǎn)發(fā)射架通常是作為一個(gè)整體，被安置在轟炸機(jī)的武器艙內(nèi)。

美國(guó)人在設(shè)計(jì)AGM-86B空射巡航導(dǎo)彈時(shí)，B-52武器艙的長(zhǎng)度已經(jīng)無法改變。美國(guó)空軍要求必須能夠?qū)⑵浼{入B-52的武器艙，并保持8枚的數(shù)量。在一般情況下，空射導(dǎo)彈大多采用圓柱形彈體。

我們都知道，任何柱狀物體，在橫截面周長(zhǎng)相同的情況下，圓的橫截面積最大，因此圓柱形的導(dǎo)彈理論上可以攜帶更多的燃料，也有利于維持彈體的強(qiáng)度，同時(shí)便于加工。但是，圓柱形導(dǎo)彈并非在任何情況下都是最佳選擇。美國(guó)人很快發(fā)現(xiàn)，如果仍以圓柱形彈體作為AGM-86B的基本外形，像“戰(zhàn)斧”式巡航導(dǎo)彈那樣，那么這種導(dǎo)彈的射程有可能無法滿足空軍的要求。

為什么？玉米粒、玉米芯及玉米棒的形狀，是大自然幫助人類解決工程問題的一個(gè)很好的例證。掰斷一根玉米棒，從截面看——玉米粒的形狀基本呈梯形，一頭大一頭小，緊密排列在玉米芯的周圍。正是因?yàn)橛衩仔镜闹睆捷^大、玉米粒很小，在一根玉米芯上可以環(huán)繞許許多多的玉米粒。假如玉米芯的直徑變小，而玉米粒變大，同一根玉米棒上的玉米粒數(shù)量將大大減少。

空射巡航導(dǎo)彈及其旋轉(zhuǎn)發(fā)射架，就如同玉米粒和玉米芯的關(guān)系。如果導(dǎo)彈的直徑較大，發(fā)射架的直徑也必須變大，方可保證足夠的導(dǎo)彈攜帶量。而在旋轉(zhuǎn)發(fā)射架直徑一定的情況下，巡航導(dǎo)彈的直徑越小，可布置的導(dǎo)彈數(shù)量則越多。因此，受限于武器艙的寬度與高度，旋轉(zhuǎn)發(fā)射架與導(dǎo)彈的直徑都要適中。為了能夠?qū)?枚AGM-86B納入B-52的武器艙，并保持其具有戰(zhàn)略打擊意義的航程，只能從增加導(dǎo)彈的燃料攜帶量的角度下功夫來設(shè)計(jì)新型導(dǎo)彈。

美俄空射巡航導(dǎo)彈在旋轉(zhuǎn)發(fā)射架上的排列橫截面。左為餓式設(shè)計(jì)，最下面為Kh-55SM導(dǎo)彈。右為美式設(shè)計(jì)，粗線部分代表AGM-86巡航導(dǎo)彈橫截面。

美國(guó)人希望在直徑一定的旋轉(zhuǎn)發(fā)射架上，盡量多掛導(dǎo)彈，而且盡量要把導(dǎo)彈之間的空隙填滿。所以，新設(shè)計(jì)的導(dǎo)彈，其彈體橫截面未必一定是圓，其更大的橫截面面積，意味著整枚導(dǎo)彈的燃油裝載量也隨之增大。換句話說，與“戰(zhàn)斧”、Kh-55巡航導(dǎo)彈相比，AGM-86B的彈徑不大，但橫截面卻不小，8枚導(dǎo)彈圍繞旋轉(zhuǎn)發(fā)射架擠在一起，就如同在一根玉米芯上一共生長(zhǎng)了8顆玉米粒一樣。

由此可見，決定美俄戰(zhàn)略轟炸機(jī)武器艙內(nèi)空射巡航導(dǎo)彈數(shù)量差異的原因不是導(dǎo)彈的長(zhǎng)度，而是導(dǎo)彈的直徑和橫截面的形狀。再看看這些導(dǎo)彈的彈徑，就更明白了。

美國(guó)AGM-868/C空射巡航導(dǎo)彈底部最大寬度（大于直徑）為693毫米，AGM-109“戰(zhàn)斧”空射巡航導(dǎo)彈的彈徑為540毫米，AGM-129的彈徑為737毫米。俄羅斯Kh-55的彈徑為514毫米，增設(shè)保形油箱的Kh-55SM的最大寬度為770毫米。

玉米粒，玉米芯，互相影響，互相依存。以美國(guó)AGM-129空射巡航導(dǎo)彈為例，由于該彈彈徑變粗，B-1B轟炸機(jī)的彈艙旋轉(zhuǎn)發(fā)射架只能攜帶4枚，而B-52H轟炸機(jī)的旋轉(zhuǎn)發(fā)射架連一枚都攜帶不了。

Kh-55SM空射巡航導(dǎo)彈的情形。

圖-160利用彈艙旋轉(zhuǎn)發(fā)射架掛載Kh-55（左下）

各領(lǐng)風(fēng)騷的美俄空射巡航導(dǎo)彈

正因?yàn)槊绹?guó)AGM-86B/C空射巡航導(dǎo)彈的截面不是圓形，而是經(jīng)過充分的修形，才最大限度利用了轟炸機(jī)武器艙的空間。波音公司的設(shè)計(jì)如同畫出兩個(gè)同心圓，將“玉米芯”的橫截面分出8個(gè)等份來排列空射巡航導(dǎo)彈，每枚巡航導(dǎo)彈占據(jù)45度，8枚導(dǎo)彈緊密排列。俄羅斯的設(shè)計(jì)是將360度平分6份，每枚巡航導(dǎo)彈占據(jù)60度，但是導(dǎo)彈之間有較大間隙。

AGM-86B/C空射巡航導(dǎo)彈的優(yōu)點(diǎn)還不止如此。在寬度最大的彈體底部，美國(guó)人設(shè)置了折疊式彈翼，在彈體橫截面面積一定的情況下增加了導(dǎo)彈的翼展，有利于增加導(dǎo)彈的射程。發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道設(shè)在該型導(dǎo)彈背部，好處是，旋轉(zhuǎn)發(fā)射架后部直徑較細(xì)，彈艙里多出來的空間可以被充分利用。而且該彈固定進(jìn)氣道結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)生產(chǎn)難度低，故障率也跟著降低。

相比較而言，俄羅斯的設(shè)計(jì)略顯保守。圖-22M3轟炸機(jī)在其略小于B-52H的武器艙中，利用旋轉(zhuǎn)發(fā)射架可以攜帶6枚Kh-15短程攻擊導(dǎo)彈。而體形較大、武器艙更大的圖-95MS和圖-160轟炸機(jī)，其空射巡航導(dǎo)彈攜帶數(shù)量依然是6枚。只能說俄羅斯人的設(shè)計(jì)美中不足。當(dāng)然，美國(guó)的AGM-129因?yàn)橐櫦霸黾由涑痰男枰睆阶兇螅瑹o法在B-52H的武器艙中攜帶，對(duì)于美國(guó)空軍而言同樣是比較遺憾的事情。

導(dǎo)致美俄兩國(guó)戰(zhàn)略轟炸機(jī)武器艙攜彈量差異的原因，除了上述因素外，還與旋轉(zhuǎn)發(fā)射架的直徑和導(dǎo)彈的裝載方式有關(guān)。

相對(duì)于武器艙的寬度和巡航導(dǎo)彈的直徑，俄羅斯的旋轉(zhuǎn)發(fā)射架的直徑較小，美國(guó)的較大。在裝載巡航導(dǎo)彈后，美國(guó)的巡航導(dǎo)彈完全占滿了武器艙的橫向空間，而俄羅斯的還有一定間距。在巡航導(dǎo)彈的艙內(nèi)裝載方式上，美俄兩國(guó)也有不同。美國(guó)空軍可以將旋轉(zhuǎn)發(fā)射架連同8枚導(dǎo)彈一起裝入武器艙，也可以將導(dǎo)彈逐個(gè)懸掛到旋轉(zhuǎn)發(fā)射架上，俄羅斯只能采用后一種方式，這樣就需要裝載后的導(dǎo)彈與武器艙側(cè)壁保持一定的距離。

吸取美國(guó)人的經(jīng)驗(yàn)，俄羅斯人對(duì)已有空射巡航導(dǎo)彈做了一定程度的改進(jìn)。改進(jìn)之一，是為巡航導(dǎo)彈在彈體兩側(cè)局部增設(shè)保形油箱，這些導(dǎo)彈包括Kh-55SM、Kh-555。增設(shè)保形油箱后，這些巡航導(dǎo)彈的橫截面接近AGM-86的形狀，射程明顯增加。由Kh-55衍生而來的Kh-65空地導(dǎo)彈，僅頭部形狀發(fā)生了改變，與Kh-55SM增設(shè)保形油箱段的截面形狀非常相像。改進(jìn)之二，是研制新型導(dǎo)彈。最近一個(gè)時(shí)期投入服役的Kh-101空射巡航導(dǎo)彈的外形，頗受AGM-86的影響。彈體修型，不僅能夠減小導(dǎo)彈的雷達(dá)反射面積，還可高效利用有限的武器艙的空間，導(dǎo)彈的射程也大幅提升。

科學(xué)與藝術(shù)的完美結(jié)合

作戰(zhàn)飛機(jī)也好，導(dǎo)彈也罷，這些武器統(tǒng)統(tǒng)都是凝結(jié)了人類智慧的藝術(shù)結(jié)晶。如同詩(shī)歌、繪畫、音樂、建筑等藝術(shù)作品都有不同的流派一樣，武器設(shè)計(jì)也有各自的風(fēng)格，有其獨(dú)特的法則、視角、亮點(diǎn)和細(xì)膩之處。例如我們都熟知的中國(guó)繪畫，為了更好展現(xiàn)繪畫主題和意境，有時(shí)候?qū)懸飧眩袝r(shí)候使用工筆更妙；在具體技法上，有的色彩濃重，有的線條洗練，還有的善于烘托……繪畫大師可以依照自己的理解和喜好，任意灑脫，無拘無束。但作戰(zhàn)飛機(jī)、導(dǎo)彈、軍艦等設(shè)計(jì)還要遵循有關(guān)規(guī)范和軍方的技戰(zhàn)術(shù)要求，不能像藝術(shù)品那樣盡情發(fā)揮。即使這樣，武器設(shè)計(jì)仍然是科學(xué)與藝術(shù)的結(jié)合，體現(xiàn)了設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)素養(yǎng)和藝術(shù)造詣。

無論是作戰(zhàn)飛機(jī)還是導(dǎo)彈或者其他什么武器，在設(shè)計(jì)方面都不能因循守舊一成不變，需要充分發(fā)揮設(shè)計(jì)人員的聰明才智，需要他們的奇思妙想和不斷創(chuàng)新。例如，我們所熟悉的馬克沁重機(jī)槍、“響尾蛇”紅外制導(dǎo)空空導(dǎo)彈、“密集陣”近防炮、F-117隱形戰(zhàn)斗機(jī)、傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)等都是具有創(chuàng)新性、開拓性的設(shè)計(jì)，也都是設(shè)計(jì)人員不拘泥于形式，大膽創(chuàng)新尋求突破的革命性設(shè)計(jì)。

早先的空地導(dǎo)彈，有相當(dāng)一部分采用火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。由于需要配置幫助燃料燃燒的氧化劑，減少了燃料的攜帶量，使導(dǎo)彈航程受限。后來這類導(dǎo)彈改用渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)或渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，射程得以大幅提高，這是因?yàn)闇u噴或渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)吸入外界的空氣助燃，不需要額外攜帶氧化劑，無形中增加了燃料的攜帶量。

假如要求導(dǎo)彈的飛行速度超過聲速，就需要更多的燃料，否則其射程自然會(huì)降低，尤其是采用渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)或渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的空地導(dǎo)彈。為了提高這些巡航導(dǎo)彈的射程，美俄兩國(guó)設(shè)計(jì)人員均選擇降低導(dǎo)彈的航速，否則的話，燃料將很快消耗完畢。因此，這類導(dǎo)彈用的發(fā)動(dòng)機(jī)不需要太大的推力，動(dòng)力剛剛夠用就行，使用小型噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)就可以滿足需求，而使用火箭發(fā)動(dòng)機(jī)就不太經(jīng)濟(jì)了。另外，這類巡航導(dǎo)彈使用的噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)，依據(jù)價(jià)值工程原理，制造成本要盡量低廉，使用壽命剛好滿足射程需要就行。由此可見，較之于早期的導(dǎo)彈，巡航導(dǎo)彈在剛出現(xiàn)的時(shí)候，也屬于革命性、創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)。當(dāng)然，帶有沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的超聲速空射導(dǎo)彈（如俄印合作的空射型“布拉莫斯”）反映的是另一類的需求，它們存在的意義是讓對(duì)手很難有時(shí)間防御或攔截，此處不再贅述。

實(shí)際上，美俄兩國(guó)在武器研發(fā)思路方面，同樣是既有相同之處，也有較大的差異。究其原因，既與兩國(guó)的科技水平、工業(yè)能力等因素相關(guān)，也與兩國(guó)間的文化差異、武器研發(fā)單位的行事風(fēng)格等有關(guān)。

在那時(shí)，如何在并不大的彈艙空間容納更多的符合射程要求的巡航導(dǎo)彈，是個(gè)很大的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。同時(shí)解決這么多的問題，就需要通盤考慮，有所取舍。

責(zé)任編輯：吳佩新