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从“龙之颚”到“宝石路”,揭秘激光制导炸弹的诞生

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发表于 2017-3-23 13:31:30 | 显示全部楼层 |阅读模式

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作者:约翰•T•科雷尔(John T. Correll)
翻译:李昭辉   
原载2010年3月份出版的美国《空军》杂志(AIR FORCE Magazine)
来自空翼

  译者注:本文原文发表在2010年3月份出版的美国《空军》杂志(AIR FORCE  Magazine)上,原作者是《空军》杂志的特约编辑约翰•T•科雷尔(John T. Correll)。科雷尔曾担任过18年的《空军》杂志主编。译文所配图片有改动。
  “在越南战场上,精确制导弹药的运用谱写了对地攻击的新篇章。”
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1972年5月13日,被美军的激光制导炸弹成功炸断的“龙之颚”大桥
  越南北方清化(Thanh Hóa)省的颔龙(Ham Rung)大桥又被称为“龙之颚”(Dragon’s  Jaw),它是越战期间最难摧毁的目标之一。这座大桥长540英尺(约165米),横跨在位于河内市以南70英里(约112千米)处的马江(Song  Ma)两岸。桥面中间为铁轨,两侧为机动车行驶道。大桥架在一个巨大的钢筋混凝土中心桥墩上,桥墩直径16英尺(约4.88米)。大桥的墩台牢固地“锚定”在马江两岸的山坡上。
  这座桥最初是在第二次世界大战之前由法国人修建的,后来修建的“龙之颚”是用来替换最初的那座桥的。1945年,越南武装人员设法摧毁了最初的那座桥梁──他们的手段是让两个装载着炸药的火车头在大桥的中心迎面相撞。1964年,比旧桥更坚固的新桥开工,北越领导人胡志明还主持了新桥的开工仪式。

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 楼主| 发表于 2017-3-23 13:31:44 | 显示全部楼层
  越南战争爆发后,在“越南最重要的目标”的空袭名单上,美军参谋长联席会议将“龙之颚”排在了第14位。在北越狭长的国土上,这座大桥上的铁路是当时沟通马江两岸北越领土的唯一的一条铁路,而且是北越方面用来支持南越游击战争的补给线上的一个关键节点。当“滚雷”空中战役于1965年开始之后,这座大桥便被选为早期就应攻击的目标之一。
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1972年美军侦察机拍摄的“龙之颚”大桥,经过多次轰炸后仍屹立不倒

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 楼主| 发表于 2017-3-23 13:31:55 | 显示全部楼层
  1965年4月3日,罗宾逊•里斯纳中校(Lt. Col. Robinson  Risner)率领着一支由将近80架飞机(这些飞机是从南越和泰国的基地起飞的)组成的空袭部队轰炸了“龙之颚”。具体的攻击行动是由来自泰国呵叻空军基地(Korat  Air  Base)的31架F-105战斗机执行的,在这些飞机当中,半数挂载的是“小斗犬”(Bullpup)导弹,另一半挂载的是750磅(约340千克)重的通用炸弹。
  行动的筹划者们预计这次攻击能够炸掉这座桥梁。然而,导弹和炸弹都没有给大桥造成任何明显的破坏。据一位飞行员说,“小斗犬”导弹那轻量级的250磅(约113千克)弹头仅仅是从目标上“反弹”了出去。
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挂载M117 750磅通用炸弹的F-105D
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AGM-12“小斗犬”导弹

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 楼主| 发表于 2017-3-23 13:32:10 | 显示全部楼层
  第二天,里斯纳中校又率领着46架F-105对大桥发起了攻击。这一次,他们朝着大桥发射了“小斗犬”导弹,并用大约300颗炸弹对目标大桥进行了轰炸,不过结果和之前相比并没有好到哪里去。在当年5月份,美军又发动了两次更进一步的空袭,却也仅仅是导致大桥暂时封闭以进行修理。运输机还在马江上游投下了个头庞大的水雷,这些水雷漂到了大桥的墩台处,但几乎没有造成任何影响。
  截至1972年,美国空军和海军总共对“龙之颚”发起过871架次的空袭,损失了11架飞机,但始终未能敲掉这座大桥。
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美国海军的F-4和A-4对“龙之颚”发起的低空轰炸
  1965年,美国空军没有任何一款兼具足够的准确性和威力的常规武器可以摧毁诸如清化大桥这样的目标。美军的标准弹药是“铁炸弹”,就像在第二次世界大战期间使用的那些炸弹一样。美国空军当时只有两款有制导的空对地导弹:“小斗犬”,这款导弹是由无线电指令和遥控手柄制导的,还有就是“百舌鸟”(Shrike)导弹,这种导弹凭借目标发出的电波信号进行导引,用于压制地对空导弹发射阵地。

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 楼主| 发表于 2017-3-23 13:32:36 | 显示全部楼层
精度的问题
  在美国空军内部,对轰炸准确性的追求可谓由来已久。我们知道,无制导的自由落体炸弹落在地面上的点是一个有关飞机在投弹点处的飞行方向和速度、弹体的空气动力学,以及炸弹在飞行过程中的风和大气条件的函数。一颗炸弹落下的时间哪怕晚上半秒,其也可能偏离它的预定目标达数百英尺之远。
  第二次世界大战期间,一个流行的说法是,装备有传说中的“诺顿”(Norden)轰炸瞄准具的美国陆军航空队轰炸机可以从高空把炸弹扔进一个腌肉桶里。实际上,在1943年时轰炸机的平均投弹精度为1200英尺(约366米),这一指标就是后来所谓的“圆概率误差”(circular  error probable,CEP)。在战争末期,随着机组人员操作熟练度的提高,投弹精度提高到了1000英尺(约305米)。
  对真正的“精确制导”而言,显然仅有目视瞄准是不够的。炸弹必须得到引导。德国人和美国人在第二次世界大战期间都试验了由无线电制导的武器。
  朝鲜战争期间,美国空军将其装备的“拉松”(Razon)制导系统(该系统可控制炸弹的距离和方位角)安装到12000磅(约5443千克)重的英制“高脚杯”(Tallboy)炸弹上,形成了一款新式重磅炸弹,并将其命名为“塔松”(Tarzon)。在朝鲜战争期间,B-29轰炸机总共投下了30枚“塔松”炸弹,平均投弹精度为273英尺(约83米)。对桥梁来说,“塔松”的威力是毁灭性的,但这种炸弹不可靠,也不稳定,这使得在使用它时充满了危险。
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挂载在B-29轰炸机机腹下的“塔松”炸弹

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 楼主| 发表于 2017-3-23 13:32:48 | 显示全部楼层
  到了20世纪60年代,空射导弹的末端制导技术已经成熟了:“响尾蛇”空对空导弹就是一款热寻的制导的导弹;“麻雀”导弹则是沿着指向敌人飞机的雷达波束飞行;“百舌鸟”导弹是用来执行“野鼬鼠”任务(即防空压制)的武器,该导弹可以锁定从“萨姆”导弹阵地上发出的雷达波束。这一时期为精确制导炸弹的出现奠定了基础。
  尽管如此,“灵巧”炸弹却不同于导弹,这种炸弹自身没有推进系统,它们只能凭借自身的重力和载机赋予它们的动量前进。弹上的导引头在锁定目标后,只能通过改变炸弹上控制翼面和鸭翼的偏转角度来调整飞行路径。
  历史上的第一种灵巧炸弹是美国海军在1967年研发的“白星眼”(Walleye)炸弹。这是一款自由落体炸弹,加装了电视制导系统。它需要(与背景)进行敏锐的对比来锁定目标,并且经常因为受到越南境内天气和目标性质的影响而失去准头。每枚“白星眼”的价格是35000美元,这在当时是相当昂贵的。美国空军也研发了自己的电视制导滑翔炸弹,并将其命名为“流浪者”(Hobo),这个名字是“制导炸弹系统”(Homing  Bomb System)的缩写。“流浪者”炸弹的战斗部比“白星眼”的更大,精度也更高。
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AGM-62“白星眼”制导炸弹
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GBU-8/B“流浪者”电视制导炸弹

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 楼主| 发表于 2017-3-23 13:33:04 | 显示全部楼层
激光解决方案
  激光制导炸弹的问世标志着在精确制导弹药方面出现了巨大的突破。有许多个人和机构都曾涉足于激光制导炸弹的研发,但其中的关键人物是佛罗里达州埃格林空军基地空军试验场(Air  Proving Ground)的副指挥官小约瑟夫•戴维斯上校(Col. Joseph Davis Jr.)和德州仪器公司的一名工程师韦尔登•沃德(Weldon  Word)。
  戴维斯上校最初是以美国空军航空系统分部一个下属分支机构的领导的身份而来到埃格林空军基地的,他的职责是探索能够在越南战争中立刻提升空中战役效能的技术。越南战争开始时,美军的平均轰炸精度(CEP)为420英尺(约128米)。1965年,戴维斯正在寻找一种具有如下精度的武器:其在一般情况下能落在以目标为圆心的半径30英尺(约9米)的圆内,并且具备足够的威力以摧毁目标。他在沃德提出的理念中看到了希望──沃德利用了美国陆军对激光制导导弹的早期研究成果。
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小约瑟夫•戴维斯上校

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 楼主| 发表于 2017-3-23 13:33:21 | 显示全部楼层
  沃德的理念──他的理念是在一项“精简计划”中提出的,这项“精简计划”是一个小型的、关于快速跟踪系统的研发项目,研发经费在10万美元以下──是一组激光套件,该套件由寻的器和制导组件构成,寻的器和制导组件可以“用螺栓连接”到标准的自由落体炸弹上。
  投放这种激光制导炸弹需要两架飞机:指示机需要将致密的激光束聚焦在目标上,并不断地用激光束照射目标,然后从目标向外反射的激光能量会形成一片锥形的区域,该能量区域被称为“篮子”(basket);第二架飞机,即投弹机会朝“篮子”中投放一枚炸弹,炸弹的导引头会锁定激光束并将炸弹导引向目标。
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第二架飞机,即投弹机会朝“篮子”中投放一枚炸弹,炸弹的导引头会锁定激光束并将炸弹导引向目标

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 楼主| 发表于 2017-3-23 13:33:37 | 显示全部楼层
  除了导引头之外,沃德所提出的激光套件的所有剩余组件都是现成的货架产品:绰号“砰砰”(bang-bang)的制导系统和控制翼面移植自“百舌鸟”导弹;控制翼面以十字形的方式安装在炸弹壳体的中间和弹尾两个位置,而且控制翼面之间可以来回互换──“砰砰”的名字即来源于弹翼从一个位置换到另一个位置时产生的声音。炸弹以锯齿形的轨迹飞向目标,因为控制翼面每隔几秒钟就进行一次修正偏转,以便使反射回来的激光束始终落在导引头的“视野中心”。炸弹在飞行过程中会发生轻微的旋转,这是为了减弱炸弹锯齿形运动的起伏程度。
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激光引导头控制着舵面的偏转

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 楼主| 发表于 2017-3-23 13:33:53 | 显示全部楼层
  导引头安装在炸弹鼻部的气流测试探头(airflow test  probe)内。“探头外观类似于一个羽毛球的球头,所以从那时起探头便被戏称为‘羽毛球头’”,沃德这样说道。他还建议花99000美元制造十几个原型探头。
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北美和德州仪器各自的方案,后者一开始把引导头放在一个很奇怪的位置

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