振宇
跑道在航空压制中的地位转变
航空兵在二战期间确立了重要地位,攻击机场以封闭对方航空兵的行动,也成为争夺制空权的主要手段。德国空军在入侵苏联开始就全面攻击苏联边境机场,使苏联前线航空兵失去战斗力,盟军对德国航空基地的进攻性压制。美军对太平洋上日军岛屿航空基地的攻击,都证明机场压制已成为制空权争夺的关键,甚至没有什么航空实力的中国战场也有奇袭阳明堡机场的战例。
各国在二战期间对机场进行的攻击,大都以直接毁伤飞机为主要目标,对机场跑道的攻击力度并不高。这个战术特点的根源是当时的螺旋桨飞机对跑道没有依赖,只要有块平整坚实的土地就可以完成起降。硬质道面除在起降安全性上有优势,主要优点就是有更好的全天候条件,而这些优点在当时并不是非常重要。二战中参战的战术飞机对跑道的依赖度不高,多次出现过飞行员为救援战友或执行特殊任务,驾驶飞机在前线平坦地面降落并重新起飞的例子。正是因为战术航空兵对跑道的要求不高,依靠摧毁跑道封锁机场在当时既困难又低效率。在美日争夺瓜岛的战斗中,瓜岛上的机场成为双方争夺的要点,日本海军曾用两艘战列舰向机场发射356毫米炮弹918发,却连封锁机场24小时的最低要求都没有实现。正是因为摧毁机场的难度高,效果却很差,各国对机场的攻击主要集中在飞机本身和燃料等设施,这种情况直到二战末期才开始转变。
德国空军在二战末期开始装备喷气式战斗机,而喷气机的动力系统对跑道异物非常敏感,推比低的早期喷气机的滑跑距离也较长,需要依靠长度和宽度都较大的硬质跑道才能使用。美、英在战争中期开始装备的战略轰炸机,由于飞机自重增加导致的起降问题,也对跑道的场地条件有了更高的要求,跑道质量对航空兵的重要性开始增强。美国航空兵根据二战中机场压制的经验,在朝鲜战争中大规模进行进攻性作战,通过长时间密集轰炸,使集中很多人力物资施工的朝鲜机场始终无法使用,米格机在战争中无法依托朝鲜的机场活动。
跑道攻击的难与不难
随着作战飞机大型化和喷气化的实现,跑道也成为飞机使用的决定性保障因素,破坏跑道可有效压制航空兵的作战行动。攻击跑道成为进攻性争夺制空权的重要战术后,作战装备和武器自然要与战术目标相适应,跑道攻击武器和相应的战术需求逐步开始明晰。
航空兵攻击跑道时的作战方式与其它目标存在明显差异。相对于其它战场目标,攻击机场跑道可以说是既容易又困难。跑道本身是长、宽尺寸大又无法移动的面目标,根本没有办法隐蔽,依靠现代的侦察和信息条件,找到跑道、确定位置确实不难,但想要将跑道破坏掉就不是那么容易了。
现代的机场不再是二战期间的压实土地、草地或钢板道面。即便是简化的前线机场,也都要有比较坚固的沥青或混凝土跑道。起降飞机的重量越大,跑道的等级就越高,跑道就越坚固。
按照现代机场普通一级跑道的建筑标准为例。跑道的道面分三层,最下层为坚土层,中间层为约0.4~0.6米厚的压实碎石或掺石混凝土层,表层为0.2~0.6米厚的高强度混凝土层。这样的跑道结构稳定性和坚固性都很好,不但能承受几十吨重飞机的使用,混凝土层的强度也已达到普通永备工事的标准。
常规炸弹的侵彻力来源于接触时的速度,投弹高度越高则炸弹着靶速度就越大,相应的命中偏差也就越大。事实上,上世纪60年代战术飞机的机载火控系统,在中等飞行高度投弹的理论偏差已达到宽度40米跑道的极限,必须集中投放大量炸弹以增强命中率。如果选择投弹精度较高的低空水平投弹,或者采取下滑瞄准的低空投弹方式,炸弹的命中率可得到改善,但炸弹撞击速度又不足以冲破混凝土面层,形成的弹坑难以破坏跑道的主体结构。普通的250千克自由落体炸弹基本无法穿透表层,500千克炸弹也仅能给表层混凝土造成破坏,弹坑不足以破坏跑道的垂直结构。
使用传统爆破/穿甲炸弹攻击机场的难度比较高,普遍需要集中相当数量的攻击机,采取密集大编队集中投放大量炸弹覆盖目标,能够对跑道造成实际破坏的炸弹却并不多。
先行的法国反跑道炸弹
既想命中率较高又要强穿透力,结果就是专用反跑道炸弹的出现。最早批量装备的反跑道炸弹是法国研制的“混凝土破坏者”,在1967年以色列突袭阿拉伯国家机场时,表现出对机场跑道的巨大破坏效果。“混凝土破坏者”采用玛特拉200爆破弹的弹体,组合安装了伞,火箭复合减速/增速装置。“混凝土破坏者”主要由战术飞机在低空投放。炸弹投放后首先启动4组减速火箭发动机,抵消炸弹投放时的初始速度,之后打开减速伞控制炸弹的降落速度,并依靠伞衣的阻力和弹体重力的共同作用实现转向。打开减速伞后的炸弹以约20度/秒的速度转向垂直方向,在打开伞后约4秒使炸弹头部与地面基本垂直,之后启动4组推进火箭发动机。推进火箭发动机在烧掉减速伞的同时为炸弹增速,使炸弹在接触跑道时保持足够大的速度,延时引信在合金钢弹体穿透混凝土表层后起爆,通过爆轰效应从道面下方冲击跑道表层。炸裂的混凝土层会堆叠在跑道上约5米直径弹坑中,并在弹坑周围形成数米至数十米长的多条裂缝,单枚炸弹可破坏约400平方米的跑道面积,基本能够保证瘫痪一条标准跑道的效果。
“混凝土破坏者”低空投弹的命中精度较高,既可破坏跑道,也能攻击混凝土堡垒,是60年代综合性能比较出色的攻坚炸弹。“混凝土破坏者”的主要问题是重量太大,当时的战术飞机大都只能挂载1-3枚。“混凝土破坏者”在执行反跑道任务时,必须非常精确的投放到跑道上才能发挥作用,投放到软土层的破坏效果相当有限,甚至还不如普通炸弹。
法国国防系统在研制出“混凝土破坏者”,并由以色列空军在中东战争中应用后,很快发现了这个型号的弱点。实战证明,想要破坏跑道,必须精确地将“混凝土破坏者”投放到宽度40米的直线距离内,攻击机必须顺着跑道的轴线直线飞行,而防御方也很清楚向跑道投弹的要点,跑道两端恰恰就是防空火力最强的方向。以色列空军是打了阿拉伯联军无准备的空隙,投弹时几乎没有受到防空火力干扰,可以获得把炸弹投放到跑道交叉点位置的足够瞄准时间,如果对方做好了防御准备,反跑道攻击的效果会明显降低。同时,根据工程抢修的效率和方法分析,以坚固混凝土跑道被炸弹穿透后的爆轰效果,利用标准的机械化抢修设备和程序,修复直径3米的弹坑并不比1米直径弹坑更难,抢修时间也没什么明显差别。“混凝土破坏者”采用减速火箭/伞和增速火箭的组合系统,结构复杂,重量大,可靠性和使用效果也不理想。法国根据“混凝土破坏者”的使用经验,在70年代研制出“迪朗达尔”专用反跑道炸弹。“迪朗达尔”的重量比“混凝土破坏者”减少了近一半,降到200千克以下,并具备适合多联挂载的细长弹体和小翼展结构,单个重载机翼挂架可挂载2~3枚。
“迪朗达尔”采用简化的减速伞减速,调姿和火箭增速装置,弹体外形类似于大型化的火箭弹,投放后的作战方式则与“混凝土破坏者”大体相同。“迪朗达尔”命中道面时的速度约160米/秒,穿透体的重量为150千克,碰撞道面时的夹角不小于30度,高强度钢壳体在穿透混凝土过程中斜向开孔,穿透混凝土后的弹体接近转向水平,延时1秒的引信可以保证战斗部在混凝土层下爆炸。战斗部爆炸后可以彻底破碎不小于0.4米厚的混凝土层,在表层和底层间形成很大的空腔效应,在跑道上形成5米直径和2米深度的弹坑,对跑道的破坏面积约250平方米,弹坑边缘破碎突起层板高度达0.5米,整体破坏效果与更重的“混凝土破坏者”基本相当。
轻量化的“迪朗达尔”可以适应更多的作战机型,甚至能用教练机挂载。由于单机可挂数量成倍增加,单纯伞降减速的弹道也比较稳定,载机可采取与“混凝土破坏者”不同的战术手段。
“迪朗达尔”改善了战术飞机挂载的条件,增加的载荷放宽了投弹时的限制,不再需要攻击机延跑道轴线稳定投弹,而是依靠短间隔(间隔小于跑道宽度)投放多枚弹形成线式毁伤,以与跑道轴向呈小夹角的斜向航线,在100米左右的超低空高速投弹。这样的投弹方式有利于克服强防空火力,利用跑道中段防空武器的杀伤空隙攻击,航线与跑道轴线的夹角越小经过的道面长度就越大,可以直接命中道面的炸弹数量就越多。“混凝土破坏者”时代的飞机滑跑距离长,在标准跑道接近中段位置命中一弹,基本就可以瘫痪整条跑道的使用条件。随着变后掠翼技术等短距起飞性能的发展,战术飞机滑跑长度减少。挂载“迪朗达尔”的攻击机在无法顺道面投弹时,普遍要采用2-4架组成的疏开间隔编队,通过平行投弹方式将跑道切割成几段,以消除可用于紧急利用的道面长度。
按照理论计算的“迪朗达尔”毁伤效果,双机平行队形斜插道面投放6-10枚弹,可将2000米的跑道分割成无法利用的三段,道面上会有3-4个弹坑和几百平方米的裂纹和抛土区,即使紧急抢修也要几个小时才能开通应急道。“迪朗达尔”反跑道/掩体的使用效果非常明显,在1978年服役后不但大批投产,美国空军也经过对比后选择了“迪朗达尔”,并将首批订货的16160枚编号为BLU-107/B。“迪朗达尔”总体设计处于较先进水平,之后的类似弹型大都模仿了这个设计,如巴西AV-BP-250等。
在上世纪70年代,“迪朗达尔”依靠机载火控系统的引导,命中跑道的概率并不低,但其封锁效能逐渐被作战飞机起降距离的缩短所抵消。早期喷气战斗机往往需要上千米的滑行道,60年代虽然兴起了垂直起降喷气机热,但垂直起降对飞机性能的牵制限制了装备应用,70年代开始的可变后掠翼布局及之后三代战斗机靠高升力以及大推比形成的短距起飞性能,使飞机起飞滑行道的距离缩短到800米以内。尤其是苏联前线战斗机的野战机场起飞能力更强,打几个坑把跑道切断的效能已经被弱化。
“迪朗达尔”的毁伤效率远比“混凝土破坏者”高,海湾战争中首次投入使用也证明其破坏效果比较理想。但“迪朗达尔”对机载火控系统的性能要求较高,在很多低档攻击机还采用光学瞄准的时代,单机4~6枚弹的数量还是显得较少。根据法国航空装备论证的结果,想要比较满意的切断40~100米宽的硬质道面,常规攻击机需要呈线式投放12~18枚弹。连续在跑道上打几个小坑,也要比单独的大弹坑更难以快速修复。
法国国防工业为了满足自用和出口的需要,利用“迪朗达尔”的结构设计和技术原理,研制了轻型化的BAP100(弹体直径100毫米)反跑道炸弹,并配套开发了与其适应的集束式挂架。BAP100可以作为“迪朗达尔”的补充,满足更多战术飞机的装备需要,并降低对机载火控系统的要求。BAP100的外形类型机载火箭,炸弹的头部要比“迪朗达尔”更尖锐,能通过火箭推进增速穿透0.3米厚的混凝土。BAP100采用机械延时引信,延时时间可达到几个小时,能用不定时爆炸的威慑力增加跑道修复的难度。BAP100采用单层3排各3枚(垂直向由弹体联结)的9枚装复合挂架,2个单层挂架可纵向组合成带弹18枚的组合挂架。战术飞机在机翼下可以选择9或18枚挂架,机身中线则以使用18枚挂架为主。由于BAP100单枚弹的重量只有32.5千克,9枚弹的重量只相当于1枚“混凝土破坏者”,单弹命中跑道的破坏范围却能够达到40平方米。BAP100的弹头内只有3.5千克炸药,爆炸所形成的弹坑直径大致只有1米。爆炸的威力算不上大,被破坏的混凝土层不会被冲击波抛出,而是呈破碎突起的状态堆在弹坑上,加上难以识别的未爆弹和延时弹,反而增加了清理和回填弹坑的工作量。
BAP100的尺寸和重量都比较小,相比“迪朗达尔”的使用方式更加灵活,不仅可采用复合挂架集束挂载,还可以作为子母弹箱的子弹药使用。英法合作研制的B7反跑道,攻坚子母弹,就在弹体内安装了4枚BAP100作为毁伤载荷。BAP100继承了之前反跑道炸弹的作用,不仅可攻击机场和停机坪,还能攻击混凝土掩体,必要时甚至可以作为反装甲武器使用。BAP100装备后表现出很好的适应性和毁伤效果,尤其是复合挂架提供的高载弹量,很适合覆盖式攻击分散的大面积目标。法国国防企业依据装备功能扩充的意图,还在BAP100的基础上,通过更改结构和放大弹体,开发出了BAT120反装甲炸弹。BAT120虽然不具备反跑道能力,但其外形与挂载方式与BAP100相似,不注意的话就很容易搞混这两个弹型。
BAT120的外形结构与BAP100相似,但只保留用于降低速度和调整角度的减速伞,采用爆炸装药取代了BAP100后段的火箭发动机,形成了有两段间隔装药的串联战斗部。BAT120采用带预刻槽的金属壳体,爆炸时可形成大量高速破片毁伤目标。BAT120的减速伞在爆炸前全程发挥作用,即使在超低空投放,接触地面时的弹体夹角也在80度左右,爆炸形成的破片基本呈水平环形,毁伤效果和破片利用率均很高,在平坦地面上几乎没有杀伤死角。
反装甲型BAT120ABL采用大型化破片,爆炸后的两级炸药可将壳体分裂成约800块破片,每块破片初速为1200米/秒,单重为12.5克,在12米距离上可穿透12毫米装甲板,20米距离上的穿甲厚度为8毫米,连投4枚就可形成长150米、宽40米的密集杀伤区,可有效摧毁此范围内的轻装甲防护车辆。反器材/车辆型BAT120AMV采用了4克的小破片,爆炸后的破片数量多达2600片,在20米距离上可穿透2毫米钢板,对人员、技术设备和常规车辆有很强毁伤效果,18枚连投的破片数达4.6万片,覆盖范围达3.5万平方米,密集杀伤效果突出。
BAT120的长度为1.5米,直径0.12米,装药量6千克,全重只有34千克,基本数据与BAP100大致相同。BAT120与BAP100的挂载条件完全相同,在标准挂架上可分段混合挂载这两种弹药,通过组合使用不同杀伤方式增强对目标的毁伤效果。BAP100有很好的反跑道毁伤效果,但除了冲击混凝土时溅起的碎片外,起爆后几乎没有什么抛投物,即使对近距离的飞机和人员/车辆也没有什么毁伤效果。BAT120本身是可以和BAP100混合装备的弹型,虽然没有穿透混凝土的能力,但高能量破片可在较大半径杀人毁物,混合投放后可对机场目标进行混合杀伤和破坏,比单纯投放任何一种弹的效果都好,小型化炸弹相对充足的挂载数量又可支持混合挂载。
其它国家的反跑道炸弹
处于冷战对抗前沿的德国和英国,为了增强空中力量对跑道的封锁效果,在装备常规反跑道炸弹的同时,还利用较先进的“狂风”战斗轰炸机为基本平台,发展了专门用于跑道封锁的机载投放器。JP233和MW1都是挂载于“狂风”机身下的大型弹舱,通过顺跑道低空掠飞时持续投弹的方式,利用大量反跑道子弹药破坏跑道。小型化反跑道子弹药的重量小,无法采用火箭助推动能穿透的传统方式,只能通过串联破,爆战斗部组合的方法,用前端聚能弹头在跑道混凝土道面上冲出坑洞,后续的爆破弹头随进到坑洞内爆炸以扩大毁伤效果。小型子弹药的穿透效果远不如常规反跑道炸弹,弹坑的深度和直径都不大,修补难度也低。为了增强反跑道封锁效果,这些机载子母弹投放系统往往采用混合挂载方式,在投放反跑道炸弹的同时投放小型杀伤地雷,利用延时或其它感应引信起爆的地雷,阻止抢修机场的人员和设备的正常活动,延长机场抢修时间。
MW1采用模块化子弹药投放装置,可以选择1-4个模块的组合,每个重300千克的模块可装填不同的子弹。MW1可组合装填STABO反跑道炸弹、MIFF反坦克感应地雷、MUSPA封锁地雷和KB44杀伤地雷,可在跑道范围投放多种子弹药破坏跑道和设备,并通过投放感应地雷阻止对跑道的维修。MW1子弹药投放采用程序控制间隔和种类,全备4组模块的火力可封锁长20~2000米,宽40-500米的范围,既能用以破坏跑道,又可毁伤停机坪这样的大面积区域。按照单一装填的数据,MW1全备状态的重量为4700千克,可分别装填200枚STABO反跑道炸弹、896枚MIFF反坦克感应地雷、762枚MUSPA封锁地雷或4704枚KB44杀伤地雷。
英国研制的JP233的设计思想和结构与MW1类似,可装填30枚SG357反跑道炸弹或215枚HB876地雷,SG357同样利用串联弹头在跑道上炸坑,由带防排和定时引信的HB876阻碍对机场的维修。JP233的尺寸虽然也很大,但2.34吨的重量比MW1要小得多,挂载范围和使用灵活性也要比MW1略好。
MW1和JP233主要是为“狂风”战斗轰炸机配套,作战效果虽然较好,却存在体积和重量较大,对载机飞行性能影响比较明显的问题。MW1在测试中表现出很好的作战效果,德国为扩大MW1的挂载适应范围,也开发了几个变型的机载武器方案,通过不同尺寸和不同组合提高载荷灵活性,但在实际装备应用中却并不算成功。
苏联空军也装备了类似“混凝土破坏者”的BETAB-150DS/500SHP混凝土破坏弹。其结构和工作方式与“迪朗达尔”相似,也是由前方弹头和后方火箭/伞舱组成,用于反跑道和攻击桥梁、掩体等混凝土建筑。BETAB-150DS/500SHP属于多用途攻坚炸弹,全重165/380千克,装药达到16/77千克,单弹尺寸和重量相对较大,命中目标后能造成相当可观的毁伤效果,属于功能较广、威力较强的机载攻坚炸弹。
苏联空军也认识到BETAB-150DS/500SHP存在的问题,为强化对跑道的面积毁伤作用,还装备了内装12枚25千克重BETAB-25反跑道子弹的RBK-500反跑道子母弹。RBK-500反跑道子母弹投放后经预定延时开舱,集束投放内载的小型反跑道炸弹。BETAB-25反跑道子弹通过重力转向后启动火箭发动机,依靠火箭加速和尖锐的穿甲弹头穿透0.4米混凝土层后爆炸,能在跑道上形成直径约1.2米、面积约4平方米的弹坑。RBK-500反跑道子母弹的子弹分布较密集,能够在较大范围形成密集杀伤区域,战术灵活性和毁伤效果要超过BETAB-150DS/500SHP与“混凝土破坏者”这样的单体弹,但不具备BAP100这类弹种对跑道的线式切割效果。
海湾战争中反跑道炸弹的实战
西方为冷战准备的绝大部分常规机载武器,都在海湾战争中得到检验,反跑道作为打击伊拉克空军的重要措施,也取得了成功与失败的双重收获。
德国没有在海湾战争中投入军事力量,法英空军是常规反跑道作战的主力,尤其是挂载于“狂风”战斗机的JP233,更是在战争中创造了一个特殊纪录。联军在海湾战争开始后的长时间空袭压制中,伊拉克空军的作战行动虽然比较消极,但对其机场的压制始终被排在目标的前列,“狂风”挂载JP233对伊拉克机场进行了频繁的低空突击。联军在伊拉克战区有绝对的制空权和制电磁权,伊拉克防空雷达和导弹防空系统总体瘫痪,中、高空几乎成了不受防空威胁的“安全区”。但是,“狂风”在使用JP233攻击跑道时,需要沿跑道轴向或小夹角超低空投弹,瞄准阶段和投弹时都无法进行机动规避,而伊拉克部署在机场附近的小口径高炮以及单兵防空导弹这样的低空武器,却能在很少甚至没有情报支持的情况下,采用目视甚至盲射弹幕的方式进行阻拦射击。这样的防空火力对中等高度目标的杀伤效果几乎等于零,却对超低空直线飞行的“狂风”造成很大威胁,多架攻击机场的“狂风”都在弹幕中成了冲向木桩的疯兔。
海湾战争是对抗双方实力倾斜很大的战争,却已暴露出“狂风”和JP233的消极因素。如果在80年代中期真的爆发欧洲大战,面对苏联密集的野战防空体系,执行机场突袭任务的“狂风”的遭遇将会更悲。惨。实战证明,JP233和MW1这类随机投放武器的装载量虽大,却有对载机飞行性能限制较明显的缺陷,必须通过目标上空投弹的战术手段,也不适合现代战争的对抗环境。海湾战争后,各国已不再发展这类机载子弹药撒布器,而是用制导技术将缩小的撒布器加上弹翼组成滑翔炸弹,或组成性能更好的动力型防区外模块化机载武器。
冷战后反跑道炸弹的发展前景
现代反跑道作战的方式并没什么变化,只是针对机载武器发展和导航控制技术的进步,越来越多的反跑道炸弹采用集束方式,依靠小炸弹的面积覆盖增强毁伤效果,子母弹箱开始逐步取代单体的反跑道炸弹。同时,为增强载机投弹的安全性,越来越多的子母弹箱开始增加导航和控制系统,利用滑翔或动力增程炸弹替代飞机突防。
现代反跑道炸弹发展趋势基本明晰,弹药小型化促进了子母弹的发展,GPS/INS组合导航技术提高了投放精度,带翼和动力弹箱则可实现对机场的防区外打击。反跑道炸弹的设计大都遵循着穿透一爆破的原理,差异只是穿透混凝土层的方法,以及采用多大的弹体冲出多大的坑。反跑道要求是爆炸装药必须在跑道内起爆,目前所采用的爆炸穿甲弹头动能穿透,与破甲弹头开孔后随进爆破装药这两个方式,都能满足反跑道作战的基本要求,也没有哪个方式表现出更强的毁伤效果。对这两种攻击方式对比分析,动能弹头对壳体的坚固程度,接触跑道的角度、速度都有要求,全弹重量受到这些因素限制而无法降低,却有条件保证较稳定的单弹毁伤作用。相对而言,破甲弹头加随进装药结构的灵活性较好,对接触速度没什么要求,即使零速度命中跑道也不影响效果,技术上比较适合减轻重量和缩小尺寸,但破甲弹头开口小限制了随进装药的尺寸和威力。
按现有装备分析,STAB0和SG357这类小型弹头比较适合装配子母弹箱或动力撒布器这样的远程武器,依靠低重量子弹药增加装载数量以获得必要的毁伤效果。破一爆组合的炸坑小,独立封锁效能差,普遍要配套使用封锁地雷和感应弹这类子弹,相应的要影响到单种弹的载荷量,弹种的选择与功能平衡均增加了装备复杂程度。BAP100和BE-TAB25则不仅适合于独立使用,也可用于装填字母弹箱,依靠对道面较彻底的毁伤效果封闭跑道。动能反跑道的破坏范围大,毁伤效果也比较明显,少量弹头就可起到满意效果,一般不需要再采用其它弹种辅助杀伤,在子母弹装填中可更好的实现标准化和模块化。
“迪朗达尔”和BETAB-150DS/500SHP这类大威力单体弹,作战效果在现代战争中虽然已被弱化,也不容易搭上增程、制导这样的高技术,却可作为常规的大威力攻坚武器,补充子母弹箱和高技术装备的功能不足,虽没有太大的发展前景,却仍有改进空间。BAP100/BAT120接近系列化的设计特点,对强化作战功能和装备拓展都有助益,也是反跑道炸弹实现小型化之后向系列化和标准化发展的尝试。国内机载反跑道炸弹的装备体系比较全面,如果利用现有装备基础和载机平台,发展单重20~30千克的小型子弹药,用以装填子母弹箱和巡航导弹战斗舱,结合组合导航系统,完全能在短时间里开发出系列化防区外反跑道武器,强化攻势航空兵争夺制空权的装备条件。
[编辑/旭日]